JP3632031B2

JP3632031B2 - Optical pulse transmission system, apparatus using the same, and optical pulse transmission method

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Publication number: JP3632031B2
Application number: JP53412598A
Authority: JP
Inventors: 俊幸岡安; 信人岸
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: KR100328618B1; EP0895368A4; US6381054B1; TW399373B; WO1998032247A1; EP0895368A1; US20020012145A1; DE69835259D1; US6778783B2; US6819876B2; US20020008892A1; EP0895368B1; DE69835259T8; DE69835259T2; CN1153382C; CN1216182A; KR20000064702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気信号パルスを光パルスに変換して高速で伝送することができる光パルス伝送システム、これを利用する装置及び光パルス伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体集積回路（IC）を始めとする各種の半導体デバイスを試験するための半導体デバイス試験装置（一般にICテスタと呼ばれる）には、半導体デバイスを試験するために搬送し、試験結果に基づいて試験済みの半導体デバイスを類別する半導体デバイス搬送処理装置（一般にハンドラと呼ばれる）を接続したものが多い。半導体デバイス搬送処理装置（以下、ハンドラと称す）を接続した形式の半導体デバイス試験装置は、被試験半導体デバイス（一般にDUTと呼ばれる）に所定のパターンの試験信号を印加するためのテストヘッドが半導体デバイス試験装置の本体から分離されて、ハンドラのテスト部に配置されている。このテストヘッドと試験装置本体間はケーブルのような電気信号伝送路によって接続されており、この電気信号伝送路を通じて試験装置本体側からテストヘッド側へ所定のパターンの試験信号を供給し、このテストヘッドに装着されたソケットを通じて被試験半導体デバイスに試験信号を印加している。また、被試験半導体デバイスからの応答信号はテストヘッド側から上記電気信号伝送路を通じて試験装置本体側へ伝送され、半導体デバイスの電気的特性が測定される。
近年、半導体集積回路（以下、ICと称す）は高速化され、また、パッケージから導出される端子（ピン）数も増加しているため、上述の半導体デバイス試験装置のように、ケーブルのような電気信号伝送路を通じて電気信号を伝送したのでは次のような欠点が生じる。
【０００３】
（１）ケーブルのような電線では伝送する電気信号の周波数に限界があり、また、信号周波数が高くなると信号波形が劣化する恐れがある。このため、信号の伝送速度が制限され、高速のICを試験することが困難となる。
（２）ICの端子数の増加に伴ってケーブルの本数を増加させると、現在のケーブルの太さでは試験装置本体とテストヘッド間のケーブル束が太く、かつ重くなるため、非常に扱い難くなる。
上記問題点を解決するために、最近では、信号の伝送速度や周波数特性が上記したような電気的伝送方式よりも優れており、しかも伝送媒体として細くて軽量な光ファイバのような光伝送路を使用することができる光伝送方式が採用され始めている。次に、一般的な光伝送システムについて説明する。
【０００４】
光を変調して２値のディジタル信号（光パルス）を生成する場合、変調技術の簡単さから殆どの場合に情報信号（変調信号）によって光の強さを変える光強度変調方式が採用されている。通常は送信側に発光素子として高速の光の強度変調が可能なレーザダイオードを備え、受信側に応答速度の速いホトダイオードを備え、かつ伝送媒体として光ファイバを使用した構成を有しており、送信側のレーザダイオードから出力される光パルスを光ファイバを通じて受信側へ伝送し、ホトダイオードによって伝送されて来た光パルスを電気信号に変換している。
図20は従来の光伝送路を用いた光伝送システムの一例を示す概略の回路構成図である。この光伝送システムは、光パルス送信装置101と、光パルス受信装置102と、これら送信装置101と受信装置102間を結合する光ファイバのような光伝送路109とによって構成されている。
【０００５】
光パルス送信装置101は、受信装置側へ伝送すべき電気パルス信号を出力する主回路103と、この主回路103の出力端子103Aに入力端子が接続された駆動回路104と、この駆動回路104の出力端子と共通導体間に接続された半導体レーザのような発光素子105とを具備し、発光素子105は駆動回路104から与えられる電気パルス信号によって発光して光パルスを発生し、この光パルスは光コネクタ109Aを介して光伝送路109に送られ、光パルス受信装置102へ伝送される。
光パルス受信装置102は、ホトダイオードのような受光素子106と、この受光素子106に入力端子が接続された検出回路107と、この検出回路107の出力端子に入力端子が接続された主回路108とを具備し、光伝送路109を通じて伝送された光パルスは光コネクタ109Bを介して受光素子106に入力される。受光素子106は受光した光パルスを電気パルス信号に変換して検出回路107へ送り、検出回路（一般に電流−電圧変換増幅器によって構成される）107は供給された電気パルス信号を取り出して主回路108へ与える。主回路108は入力された電気パルス信号に基づいて各種の処理を実行する。
【０００６】
一般に、発光素子105としてレーザダイオードが使用されているが、レーザダイオードは、良く知られているように、温度変化によって発光量が変動する欠点がある。図21はレーザダイオードの注入電流対出力光パワー特性を示す。図21に示す曲線Ａは温度T1（℃）の場合の注入電流対出力光パワーの特性、曲線Ｂは温度T2（℃）（T1＜T2）の場合の注入電流対出力光パワーの特性を示す。
図21から明らかなように、発光状態に至る電流値I_ON1とI_ON2は周囲の温度によって変動する。この結果、駆動回路104において同一の尖頭値を持つ駆動電流I_Dによって発光素子105を駆動したとすると、発光素子105は図21に示すように温度がT1（℃）の場合にはOP1の光パルスを出力し、温度T2（℃）の場合には光パルスOP2を出力する。
図21から容易に理解できるように、従来は周囲の温度が変化すると、発光素子105から出力される光パルスの光パワーが変化する。従って、光パルスOP1と光パルスOP2を光パルス受信装置102で受信した場合、図22に示すように、受信信号の尖頭値の大小に応じて光パルスの受信を検出する閾値電圧ECを横切る光パルス波形のタイミングにずれΔt1,Δt2が生じる。即ち、温度変動がジッタとなって受信装置102に伝送される不都合が生じる。
【０００７】
ジッタの発生が不都合となる実用例として、上述の光伝送方式を例えば半導体デバイス試験装置に適用した場合を挙げることができる。上記したように、半導体デバイス試験装置は、ソケットを装着したテストヘッドが試験装置本体と別体に構成されている。テストヘッドは被試験半導体デバイスに所定のパターンの試験信号等を印加するドライバと、被試験半導体デバイスの応答出力信号を受信して論理レベル判定を行なうコンパレータとを含み、かつ半導体デバイスとのインタフース動作を行なう。また、これら試験装置本体とテストヘッドとの間には多数の信号伝送路が設けられている。
これら信号伝送路として光ファイバのような光伝送路を使用し、高速信号（光パルス）を伝送できるように構成した場合には、光伝送路109は多チャネルが必要となる。このように多チャネルの光伝送路によって多チャネルの光信号を受授するシステムを構築した場合に、温度変動によって伝送されるパルスにジッタが生じ、さらに各チャネルごとにジッタ量のバラツキが生じた場合には、各チャネルの伝送路を通じて伝送される光信号の相互間にタイミング誤差が発生し、このタイミング誤差の発生に起因して半導体デバイス（IC）の試験を正常に実施できないという不都合が生じる。
【０００８】
上記のような光伝送システムに使用される光強度変調装置の一例を図23に示す。この光強度変調装置は、ディジタル入力信号（電気パルス信号）の信号電圧と閾値電圧とを入力としてこれら電圧を比較する入力側比較器200と、この入力側比較器200の比較結果に応じてオン／オフする電流スイッチ回路201と、この電流スイッチ回路201のオン／オフによって生成される電流波形に基づいて駆動される半導体レーザ202とを具備する。電流スイッチ回路201は、エミッタが共通に接続された一対のトランジスタTR1、TR2と、ベースが共通に接続された一対のトランジスタ203、205とを含む。一対のトランジスタTR1、TR2のコレクタは半導体レーザ202の対応する端子にそれぞれ接続され、共通接続されたエミッタはトランジスタ203のコレクタに接続されている。
上記構成の光強度変調装置においては、電流スイッチ回路201を構成するエミッタ共通接続の一対のトランジスタTR1、TR2のうちの図において右側のトランジスタTR2がオンのときに、予めトランジスタ203によって制御された電流が半導体レーザ202に注入され、この注入電流の大きさに対応したレベルの光出力が半導体レーザ202から得られる。なお、半導体レーザ202を駆動するために必要な直流バイアス電流は、コレクタが半導体レーザ202の電流注入側端子に接続されているトランジスタ204によって制御される。
【０００９】
上記光強度変調装置を使用して２値の光信号、即ち、光パルスを発生させることにより、光パルスを高速で伝送する光伝送システムを実現することができる。しかしながら、例えば前述した半導体デバイス試験装置においては、試験装置本体とテストヘッド間の光信号伝送路に、多数の周期のパルスが混在し、その上、光変調する際に非常に高いタイミング精度が要求される。従って、上述の光伝送システムを半導体デバイス試験装置に適用する場合には、次のような問題が生じる恐れがある。
（１）光強度は一般的にレベルが不安定である（低周波成分の揺らぎが大きい）ため、図24の下側に示すように、受信側において固定の識別レベルで２値の光信号を識別した場合にはデータ（０、１）やタイミングに図示するような誤りが生じてしまう。なお、図27の上側の波形は送信側の伝送すべき電気パルス信号を示す。
（２）半導体レーザのような発光素子の立上がり時間（発光遅延時間）は素子の温度によって変化し、かつ一般的には素子によって異なるため、温度変化によって、或いは各素子間において発光遅延時間に図25に示すような差が発生する。この発光遅延時間の差は上記のタイミング誤差の要因となる。
【００１０】
上記（１）の問題を解決する方法として、発光素子の温度を一定に保つように温度制御を行なうことや、光強度をモニタして発光素子の出力を一定レベルに保持する（光強度を安定化する）ように制御することが提案されているが、いずれの解決方法においても伝送モジュールが高価になるので、半導体デバイス試験装置のように多数の伝送ラインを必要とする装置では実現できても価格の点で問題がある。さらに、光強度の安定化は、高速で光パルスを伝送する場合には実現が困難である。
また、上記（２）の問題を解決する方法として、２値の光信号を発光素子の発光と消光によって表わすのではなく、図26に示すように、発光素子をあるレベルの光（オフセット光）を発光した状態に常に駆動しておき、このオフセット光からの光強度の変化によって２値の光信号を表わす方法が提案されている。この場合には発光素子が常時発光しているので温度変化による影響や各素子間の発光遅延時間の差が生じ難い。しかしながら、２値データ「１」と「０」間の光強度の差が小さくなるから、S/Nが低下する。その上、２値信号の両データ「１」と「０」が光強度の変動の影響を受けるので、上記（１）の問題の解決が益々重要となる。
【００１１】
なお、例えばATM（非同期転送モード）交換機のように多数の伝送ラインを必要とする技術分野において用いられている多チャネル伝送モジュールにおいては、図27の下側に示すように、受信側において光信号の適当な交流成分のみを取り出し（AC結合）、識別レベルを0Vにおいてこの２値信号を識別する方法を採用している。なお、図27の上側の波形は送信側の伝送すべき電気パルス信号を示す。
この方法によれば、確かに、比較的簡単にタイミングやデータの誤りを少なくすることができる。しかし、２値データ「１」と「０」の割合が一方のデータ値に片寄ると、識別レベルが片寄ったデータ値の側にずれてしまい、結果的にタイミングの誤りが生じることになる。また、長時間固定されたDC的なデータを識別することができないことは勿論であり、その上、いずれかのデータ値が長時間続いているという状態でさえ検出することができないという欠点がある。
【００１２】
換言すれば、上記識別レベルを0VにおいたAC結合方法ではデータ値が一定の状態（例えば、信号のない状態）に放置された場合に、その間の雑音による低レベルの揺らぎを誤って２値信号の一方のデータ値として検出してしまう。従って、これを防止するために常に２値信号のデータ値を変化させなくてはならないという欠点がある。よって、例えば半導体デバイス試験装置において試験装置本体とテストヘッド間に信号を伝送する場合のように、多数の周期の信号が混在し、２値信号のデータ値が一方の値（０又は１）に著しく片寄るような事例には、即ち、直流成分が存在し、かつタイミング精度を重視するような事例には、利用できない。
【００１３】
さらに、図28に示すように、２値の電気信号の立上がり及び立下がりエッジをそれぞれ検出し、各エッジの検出に対応するパルス信号に続けて極性の反転したパルス信号を生成し、即ち、立上がりエッジの検出時には正極性のパルス信号に続けて極性の反転した負パルス信号を生成して互いに極性の反転したパルス対とし、立下がりエッジの検出時には負極性のパルス信号に続けて極性の反転した正パルス信号を生成して互いに極性の反転したパルス対とし、これら極性反転パルス対に基づいて半導体レーザを駆動して同様に極性が互いに反転する光パルス対を発生させ、受信側へ伝送するという方法も提案されている。
この方法によれば、伝送される光パルス対は伝送すべき２値の電気信号の立上がり及び立下がりの個々のタイミングを指示する光信号であるから、受信側ではこのタイミングを指示する光信号を受光して立上がり及び立下がりのタイミングを識別し、元の２値の電気信号を再現することができる。従って、例えば半導体デバイス試験装置において試験装置本体とテストヘッド間に信号を伝送する場合のように、多数の周期の信号が混在し、２値信号のデータ値が一方の値（０又は１）に著しく片寄っているような事例にも、上首尾に適用することができる。
つまり、受信側では立上がり及び立下がりに関するタイミング信号として極性が互いに反転する光パルス対を受光するだけであるので、識別レベルがデータ値の片寄った側にずれてタイミングの誤りが生じたり、データ値の誤りが発生することはない。また、長時間固定されたDC的なデータ値についても正確に識別することができる。
【００１４】
このように、２値の電気信号の立上がり及び立下がりエッジを検出し、各エッジの検出に対応して極性反転パルス対を生成し、半導体レーザを駆動する従来の駆動回路の一例を図29に示す。
この駆動回路は、一方の入力端子に伝送すべき２値の電気信号が入力されるオア（OR）回路300と、上記伝送すべき２値の電気信号を極性反転する第１の反転回路（インバータ）301と、この反転回路301からの出力信号を所定時間だけ遅延させて上記OR回路300の他方の入力端子並びにアンド（AND）回路303の一方の入力端子にそれぞれ供給する第１の遅延回路302と、この遅延回路302からの出力信号を極性反転する第２の反転回路（インバータ）304と、この反転回路304の出力信号を所定時間だけ遅延させて上記AND回路303の他方の入力端子に供給する第２の遅延回路305とを具備する。なお、OR回路300とAND回路303の出力信号はそれぞれ極性が反転されて半導体レーザ312に供給される。
【００１５】
上記構成の駆動回路によれば、図30に示すように、入力された２値の電気信号の立上がり及び立下がりエッジ（ａ）〜（ｃ）から、正論理のパルス波形（ｄ）と負論理のパルス波形（ｅ）が生成され、これらパルス波形が加算されて極性が互いに反転する極性反転パルス対（ｆ）が生成されることが容易に理解できる。半導体レーザ312はこの極性反転パルス対（ｆ）に基づいて駆動され、図19の下段に示したような極性が互いに反転する光パルス対を発生することになる。
しかし、２値の入力電気信号の立上がり及び立下がりエッジ（ａ）〜（ｃ）から生成された正論理のパルス波形（ｄ）及び負論理のパルス波形（ｅ）を加算して極性反転パルス対（ｆ）を生成する場合、この極性反転パルス対の極性反転部は正論理のパルス波形（ｄ）及び負論理のパルス波形（ｅ）の２つのパルス波形の継ぎ目となる。このため、上記従来の駆動回路では、高い精度が要求される極性反転パルス対の極性反転部が不連続なエッジとなる場合があり、タイミング精度が劣化する恐れがあった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の第１の目的は、上記従来技術の問題点を克服した光伝送システム及び光伝送方法を提供することである。
この発明の第２の目的は、タイミング精度が高く、しかも、周期が不定で直流成分が存在するような信号をも高い精度で高速に光伝送することができる光伝送システム及び光伝送方法を提供することである。
この発明の第３の目的は、上記光伝送システム又は光伝送方法を適用した半導体デバイス試験装置を提供することである。
この発明の第４の目的は、温度変動があっても受信側に伝送される信号にジッタが発生することのない光パルス信号伝送方法を提供することである。
この発明の第５の目的は、上記光パルス信号伝送方法を適用した光パルス検出方法を提供することである。
この発明の第６の目的は、極性が互いに反転する極性反転パルス対の極性反転部が不連続なエッジとならないようにした伝送波形変換方法を提供することである。
【００１７】
この発明の第１の面によれば、送信側に、伝送すべき信号波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジをそれぞれ検出する第１及び第２のエッジ検出手段と、前記第１のエッジ検出手段による立上がりエッジ検出タイミングを境として極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第１の伝送用パルス信号を発生する第１の伝送用パルス発生手段と、前記第２のエッジ検出手段による立下がりエッジ検出タイミングを境として極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第２の伝送用パルス信号を発生する第２の伝送用パルス発生手段と、前記第１の伝送用パルス信号に基づいて第１の光強度変調信号を生成する第１の光強度変調手段と、前記第２の伝送用パルス信号に基づいて第２の光強度変調信号を生成する第２の光強度変調手段とを具備し、受信側に、前記第１の光強度変調信号を受信して、その交流成分のみを取り出した第１の受信信号を得る第１のAC結合受信手段と、前記第２の光強度変調信号を受信して、その交流成分のみを取り出した第２の受信信号を得る第２のAC結合受信手段と、前記第１の受信信号から立上がりタイミングを識別する第１の識別手段と、前記第２の受信信号から立下がりタイミングを識別する第２の識別手段と、前記識別された立上がりタイミング及び立下がりタイミングに基づいて前記伝送すべき信号の波形に関する立上がりエッジ及び立下がりエッジを再現する信号再生手段とを具備する光伝送システムが提供される。
【００１８】
前記第１の識別手段は、前記第１の受信信号の極性が反転するタイミングを立上がりタイミングとして識別し、前記第２の識別手段は、前記第２の受信信号の極性が反転するタイミングを立下がりタイミングとして識別する。
また、前記第１の識別手段は、立上がりタイミング識別の基準となる立上がり識別基準レベルと、立上がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立上がり識別開始レベルとに基づいて、前記第１の受信信号の立上がりが前記立上がり識別開始レベルを横切った時点から一定の時間だけ動作状態とされ、この動作状態中に前記第１の受信信号が前記立上がり識別基準レベルを横切った時点を立上がりタイミングとして識別し、前記第２の識別手段は、立下がりタイミング識別の基準となる立下がり識別基準レベルと、立下がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立下がり識別開始レベルとに基づいて、前記第２の受信信号の立下がりが前記立下がり識別開始レベルを横切った時点から一定の時間だけ動作状態とされ、この動作状態中に前記第２の受信信号が前記立下がり識別基準レベルを横切った時点を立下がりタイミングとして識別する。
【００１９】
前記信号再生手段は、前記第１の識別手段にて識別された立上がりタイミングをセット信号とし、前記第２の識別手段にて識別された立下がりタイミングをリセット信号とする非同期SRフリップフロップ回路により構成されている。
この発明の第２の面によれば、送信側に、伝送すべき信号波形から立上がりエッジ及び立下がりエッジをそれぞれ検出する第１及び第２のエッジ検出手段と、前記第１のエッジ検出手段による立上がりエッジ検出タイミングを境として極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第１の伝送用パルス信号を発生する第１の伝送用パルス発生手段と、前記第２のエッジ検出手段による立下がりエッジ検出タイミングを境として、前記第１の伝送用パルス信号とは互いに極性が反転した関係にある、極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第２の伝送用パルス信号を発生する第２の伝送用パルス発生手段と、前記第１及び第２の伝送用パルス信号に基づいて光強度変調信号を生成する光強度変調手段とを具備し、受信側に、前記光強度変調信号を受信して、その交流成分のみを取り出した受信信号を得るAC結合受信手段と、前記受信信号から、前記極性反転の関係に基づいて、前記第１及び第２の伝送用パルス信号に関係する信号を区別するとともに、立上がりタイミング及び立下がりタイミングを識別する識別手段と、前記立上がりタイミング及び立下がりタイミングに基づいて、前記伝送すべき信号の波形に関係する立上がりエッジ及び立下がりエッジを再現する信号再生手段とを具備する光伝送システムが提供される。
【００２０】
前記識別手段は、前記受信信号のうち前記第１の伝送用パルス信号に関係する信号の極性が正極性から負極性へ反転するタイミングを立上がりタイミングとして識別する第１の識別回路と、前記受信信号のうち前記第２の伝送用パルス信号に関係する信号の極性が負極性から正極性へ反転するタイミングを立下がりタイミングとして識別する第２の識別回路とからなる。
また、タイミング識別の基準となる識別基準レベルと、立上がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立上がり識別開始レベル及び立下がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立下がり識別開始レベルとに基づいて、立上がりタイミングを識別する際は、前記受信信号の立上がりが前記立上がり識別開始レベルを横切った時点で前記第１の識別手段が一定の時間だけ動作状態とされると同時に、前記第２の識別手段が動作不能状態とされ、第１の識別手段が動作状態中に前記受信信号が前記識別基準レベルを横切った時点を立上がりタイミングとして識別し、立下がりタイミングを識別する際は、前記受信信号の立下がりが前記立下がり識別開始レベルを横切った時点で前記第２の識別手段が一定の時間だけ動作状態とされると同時に、前記第１の識別手段が動作不能状態とされ、第２の識別手段が動作状態中に前記受信信号が前記識別基準レベルを横切った時点を立下がりタイミングとして識別する。
【００２１】
前記信号再生手段は、前記識別手段にて識別された立上がりタイミング、立下がりタイミングをそれぞれセット信号、リセット信号とする非同期SRフリップフロップ回路により構成されている。
この発明の第３の面によれば、請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の光伝送システムを備え、２値信号を送出する試験装置本体と前記２値信号を受信するテストヘッドとが光ファイバにより接続され、前記試験装置本体と前記テストヘッドとの間において前記光伝送システムを用いた光伝送が行われる半導体デバイス試験装置が提供される。
この発明の第４の面によれば、伝送すべき信号波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジを検出し、これらエッジの検出タイミングを境にして立上がりタイミング及び立下がりタイミングを示すタイミング信号を光伝送ライン上に送出する送信工程と、前記光伝送ライン上に送出されたタイミング信号を受信し、この受信信号の立上がりタイミング及び立下がりタイミングに基づいて前記伝送すべき信号波形に関係する立上がりエッジ及び立下がりエッジを再現する受信工程とを有する光伝送方法が提供される。
【００２２】
この発明の第５の面によれば、伝送すべき信号波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジをそれぞれ検出する第１の工程と、前記立上がりエッジ検出タイミングを境として極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第１の伝送用パルス信号を発生するとともに、前記立下がりエッジ検出タイミングを境として極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第２の伝送用パルス信号を発生する第２の工程と、前記第１の伝送用パルス信号に基づいて第１の光強度変調信号を生成すると共に、前記第２の伝送用パルス信号に基づいて第２の光強度変調信号を生成し、これら変調信号を別々に光伝送ライン上に送出する第３の工程と、前記第１及び第２の光強度変調信号をそれぞれ受信して、それらの交流成分のみを取り出した第１及び第２の受信信号を得る第４の工程と、前記第１の受信信号から立上がりタイミングを識別すると共に、前記第２の受信信号から立下がりタイミングを識別し、この識別した立上がりタイミング及び立下がりタイミングに基づいて前記伝送すべき信号波形に関係する立上がりエッジ及び立下がりエッジを再現する第５の工程と、を有する光伝送方法が提供される。
【００２３】
前記第５の工程における立上がりタイミング及び立下がりタイミングの識別を、前記第１の受信信号の極性が反転するタイミングを立上がりタイミングとし、前記第２の受信信号の極性が反転するタイミングを立下がりタイミングとして識別することにより行う。
また、立上がりタイミングを識別する場合には、立上がりタイミング識別の基準となる立上がり識別基準レベルと、立上がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立上がり識別開始レベルとに基づいて、前記第１の受信信号の立上がりが前記立上がり識別開始レベルを横切った時点から一定時間内に前記第１の受信信号が前記立上がり識別基準レベルを横切った時点を立上がりタイミングとして識別し、立下がりタイミングを識別する場合には、立下がりタイミング識別の基準となる立下がり識別基準レベルと、立下がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立下がり識別開始レベルとに基づいて、前記第２の受信信号の立下がりが前記立下がり識別開始レベルを横切った時点から一定時間内に前記第２の受信信号が前記立下がり識別基準レベルを横切った時点を立下がりタイミングとして識別する。
【００２４】
この発明の第６の面によれば、伝送すべき信号波形から立上がりエッジ及び立下がりエッジをそれぞれ検出する第１の工程と、前記立上がりエッジ検出タイミングを境として極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第１の伝送用パルス信号を発生すると共に、前記立下がりエッジ検出タイミングを境として、前記第１の伝送用パルス信号とは互いに極性が反転した関係にある、極性が互いに反転する極性反転パルス対からなる第２の伝送用パルス信号を発生する第２の工程と、前記第１及び第２の伝送用パルス信号に基づいて光強度変調信号を生成し、この変調信号を光伝送ライン上に送出する第３の工程と、前記光強度変調信号を受信して、その交流成分のみを取り出した受信信号を得る第４の工程と、前記受信信号から、前記極性反転の関係に基づいて前記第１及び第２の伝送用パルス信号に関係する信号を区別すると共に、立上がりタイミング及び立下がりタイミングを識別し、この識別した立上がりタイミング及び立下がりタイミングに基づいて前記伝送すべき信号波形に関係する立上がりエッジ及び立下がりエッジを再現する第５の工程とを有する光伝送方法が提供される。
【００２５】
前記第５の工程における立上がりタイミング及び立下がりタイミングの識別を、前記受信信号のうち前記第１の伝送用パルス信号に関係する信号の極性が正極性から負極性へ反転するタイミングを立上がりタイミングとし、前記受信信号のうち前記第２の伝送用パルス信号に関係する信号の極性が負極性から正極性へ反転するタイミングを立下がりタイミングとして識別する。
また、タイミング識別の基準となる識別基準レベルと、立上がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立上がり識別開始レベル及び立下がりタイミングの識別動作開始タイミングを与える立下がり識別開始レベルとに基づいて、立上がりタイミングを識別する場合には、前記受信信号の立上がりが前記立上がり識別開始レベルを横切った時点から一定の時間だけ立上がりタイミングの識別が行われるようにすると同時に、立下がりタイミングの識別が行われないようにし、この時間内に前記受信信号が前記識別基準レベルを横切った時点を立上がりタイミングとして識別し、立下がりタイミングを識別する場合には、前記受信信号の立下がりが前記立下がり識別開始レベルを横切った時点から一定の時間だけ立下がりタイミングの識別が行なわれるようにすると同時に、立上がりタイミングの識別が行なわれないようにし、この時間内に前記受信信号が前記識別基準レベルを横切った時点を立下がりタイミングとして識別する。
【００２６】
この発明の第７の面によれば、送信側に設けた発光素子に電気パルスを与え、この電気パルスにより発光素子から光パルスを発光させ、この光パルスを光学送路を通じて受信側に伝送し、受信側に設けた受光素子によって電気パルスに変換し、この電気パルスを受信信号として取り込む光パルス伝送方法において、上記送信側において、上記発光素子に与える電気パルスを直流バイアス電流を中心に正と負に対称に変化する正負対称波形信号とし、光伝送路上の光の平均値を一定値に維持させることを特徴とする光パルス伝送方法が提供される。
上記第７の面においては、受信側で受信した正負対称波形信号の検出点を上記バイアス電流値を横切るゼロクロス点に規定する。
この発明の第８の面によれば、送信側に設けた発光素子に電気パルスを与え、この電気パルスにより発光素子から光パルスを発光させ、この光パルスを光学伝送路を通じて受信側に伝送し、受信側に設けた受光素子によって電気パルスに変換し、この電気パルスを受信信号として取り込む光パルス伝送方法において、上記送信側において、上記発光素子に与える電気パルスを前縁側及び後縁側の双方において、直流バイアス電流値を中心に正と負に対称に変化する正負対称波形信号とし、パルス幅が長いパルスを伝送しても上記光伝送路上の光の平均値を一定値に維持させることを特徴とする光パルス伝送方法が提供される。
【００２７】
上記第８の面においては、受信側の受信検出点を上記前縁側及び後縁側で発生する正負対称波形信号の何れか一方のゼロクロス点によって規定する。
また、受信側に上記直流バイアス電流値に対応する直流電圧を発生する平滑化回路を設け、この平滑化回路で発生する直流電圧をヒステリシス特性を持つ電圧比較器の基準電圧として供給し、この基準電圧を中心に上記ヒステリシス特性のヒステリシス幅を越える電位変化を受信信号として検出し、上記電圧比較器から出力させる。
【００２８】
この発明では無信号時でも一定の、しかも発光素子の発光開始点を与える閾値より大きい値を持つバイアス電流を発光素子に与え、発光素子を一定の発光量で発光させる。これと共に送り出そうとするパルスの極性とは逆極性のパルスを付加して、バイアス電流を中心に正と負に対称に振れる正負対称波形信号を生成させ、この正負対称波形信号によって発光素子を駆動する光パルス伝送方法を提案するものである。
さらに、この発明では受信側において、送信側から送られてくるバイアス電流に対応する電圧を信号の検出閾値として利用する光パルス検出方法をも提案する。
従って、この発明による光パルス伝送方法及び光パルス検出方法を採用することにより、送信側で温度変動により発光素子の注入電流対出力光パワー特性が変動しても、発光素子に流れるバイアス電流が変動し、このバイアス電流の変動が光の直流分として受信側に伝送される。
【００２９】
受信側では送られて来た光の直流分をバイアス電圧として再生し、さらにこのバイアス電圧を基準電圧としてヒステリシス特性を持つ電圧比較器に与え、電圧比較器により正負に振れる正負対称波形信号の立上り及び立下りの変化点を検出する構成としたから、バイアス電圧が変動しても正負対称波形信号の検出点は時間方向に移動することはない。
その結果、この発明によれば、送信側で発光素子に温度変化が与えられ、発光素子の注入電流対出力光パワー特性が変動しても受信側で検出されるパルスの検出点は変動しない。つまり、ジッタの発生を阻止することができる。よって多チャネルを使ってデータを伝送する装置にこの発明を適用することにより、各チャネル間で信号にタイミング誤差が発生することがなく、正しいタイミングでデータを受授できる利点が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１はこの発明による光信号伝送システムの第１の実施例の構成を概略的に示すブロック図である。この光信号伝送システムは、送信側装置Ｔと、受信側装置Ｒと、これら両装置Ｔ及びＲ間を接続する光ファイバ６とによって構成されている。
送信側装置Ｔは、立上がりエッジ検出回路１と、伝送用パルス発生回路２と、光強度変調回路３とを備え、受信側装置Ｒは、AC結合受信回路４と、識別回路５とを備えている。
この光信号伝送システムにおいて伝送される信号は２値のデータではなくて２値信号の波形の立上がりのエッジ、即ち、伝送信号の立上がりの振幅値（レベル）が予め定められた振幅値（レベル）を越える時点を指示するタイミング信号である。なお、図１に示した実施例では、説明を簡単化するために、立上がりエッジのみが伝送される構成を示したが、実際には、図に点線で示すように、２値信号の波形の立下がりのエッジを伝送する同様の回路構成を含んでおり、波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジをそれぞれ伝送する２系統の回路構成になっている。
【００３１】
図２は図１に示す種々の回路の動作を説明するためのタイミングチャートであり、一例として波形の立上がりのエッジ（立上がりエッジの振幅値が50％を越える時点のタイミング）を検出し、伝送する場合の波形を示す。以下、図２を参照して各回路の動作を具体的に説明する。
立上がりエッジ検出回路１は、通常、論理回路等によって構成され、伝送波形（伝送しようとする信号の波形を言う）の立上がりのエッジ（タイミング）を検出して立上がり信号（ａ）を生成するものである。
伝送用パルス発生回路２は、立上がりエッジ検出回路１から出力される立上がり信号（ａ）の立上がりのタイミングに基づいて、対応する正極性のパルス信号に続けて極性の反転した負極性のパルス信号を生成して、立上がりのタイミングを境にして互いに極性の反転したパルス対を発生し、これを伝送用パルス信号（ｂ）として出力する。
【００３２】
この伝送用パルス信号（ｂ）としては、その形状やパルス幅が元の伝送信号の波形の最小のパルス間隔よりも十分に短いものを用いる必要がある。言い換えれば、この伝送用パルス信号（ｂ）のパルス幅によって元の伝送信号の波形の最小パルス間隔が制限されることになる。なお、この伝送用パルス信号（ｂ）は、発生される際にある遅延を受けて、図に点線で示すように遅延したパルス（ｅ）になっても、この遅延が常に一定で既知の値であれば、受信側ではタイミング信号として問題なく使用できる。
光強度変調回路３は伝送用パルス発生回路２から発生された伝送用パルス信号（ｂ）に基づいて駆動され、従来から使用されている、オフセット光に光強度変調を行なう変調方法を用いて発光素子（図示せず）を駆動し、伝送用パルス信号波形の立上がりエッジの振幅値が予め定められた値を越えるタイミングで互いに極性の反転した光パルス対を光強度信号（ｃ）として出力する。この光強度信号（ｃ）は光ファイバ６を介して受信側装置Ｒに伝送される。
【００３３】
AC結合受信回路４は、受信した光強度信号（ｃ）を従来から使用されているAC結合の方法により検出する回路であり、図２の最下段に示す受信信号（ｄ）のような信号が検出される。ここで、受信される光強度信号（ｃ）は立上がりエッジを境にして極性が互いに反転する伝送用パルス信号（ｂ）に基づいて変調された光パルス信号であるので、常に両極性のパルスが存在し、従って、検出される受信信号（ｄ）は片方の極性に片寄ったパルスを多く含むというようなことはない。
識別回路５は、AC結合受信回路４にて検出された受信信号（ｄ）から立上がりエッジ（予め定められた振幅値を越えるタイミング）を識別する。この立上がりタイミングの識別では、タイミング識別の基準となる識別レベルL1（図２参照）と、予めノイズと信号が分離できる程度の、十分に低いレベルに設定された、識別動作開始のタイミングを与える識別開始レベルL2（図２参照）とに基づいて、次のような識別動作が行われる。
【００３４】
受信信号（ｄ）の立上がりエッジが識別開始レベルL2を横切った時点Ａで瞬間的に識別回路５を作動し、一定の遅延時間内に識別レベルL1を横切った時点Ｂを識別してタイミングパルスを発生する。つまり、立上がりエッジが識別開始レベルL2を横切った時点Ａからパルス幅に相当する程度の時間だけ識別回路５の作動状態を保ち、受信信号（ｄ）が識別レベルL1を横切った時点Ｂを識別タイミングと決定し、タイミングパルスを発生する。この識別動作によれば、パルスが存在しないときには識別回路５は作動しないから、ノイズによる低レベルの揺らぎを誤ってパルスと識別してしまうことはない。
なお、受信信号（ｄ）から立下がりエッジを識別する動作も同様にして実行できることは明白であるので、ここではその説明を省略する。
【００３５】
上記のように構成された光信号伝送システムでは、立上がり側の識別回路から発生されたタイミングパルス（立上がりタイミング）を、例えば非同期RS（セット−リセット）フリップフロップ回路のセット信号として用いれば、立上がりエッジが再現でき、さらに、立下がり側の識別回路から同様に発生されたタイミングパルス（立下がりタイミング）をリセット信号として用いれば、立下がりエッジが再現できる。よって、これら再現されたエッジより元の２値の伝送信号波形を再現することができる。
以上のように、第１の実施例では、伝送したい信号波形の立上がり・立下がりタイミングをそれぞれ別々に取り扱い、それぞれのタイミングに基づいて各タイミングを境にして極性が互いに反転するパルス対よりなる伝送パルス信号に変換し、この伝送パルス信号に基づいてオフセット光を強度変調して極性反転光パルス対を光強度信号として受信側装置へ伝送し、受信側装置では、伝送された光強度信号をAC結合受信し、パルスが存在する場合にのみ識別回路を動作させることにより立上がり・立下がりの識別タイミングを検出し、得られた立上がり・立下がりのタイミング信号から元の伝送信号波形を電気的に再現するように構成されている。
【００３６】
従って、例えば半導体デバイス試験装置の試験装置本体とテストヘッドとの間において伝送される信号のように、多数の周期が混在し、伝送される２値データ値が一方の値（０又は１）に著しく片寄っている信号でも、信号波形の立上がり・立下がりタイミングをそれぞれ別々に伝送することで、高速の、かつ精度の高い光伝送が可能となる。
次に、上述した光信号伝送システムを実現する具体的な回路構成について説明する。ただし、以下に説明する回路構成は、本伝送システムを実現する回路構成の一例であり、本発明の構成を限定するものではない。
【００３７】
図３は、図１に示した光信号伝送システムの具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。送信側装置Ｔは、立上がりエッジ検出回路11a、伝送用パルス発生回路12a、バイアス固定LD駆動回路13aからなる第１の送信回路（立上がりエッジ送信回路）と、立下がりエッジ検出回路11b、伝送用パルス発生回路12b、バイアス固定LD駆動回路13bからなる第２の送信回路（立下がりエッジ送信回路）とが設けられ、受信側装置Ｒには、第１の送信回路から光ファイバを介して送出された光信号を受信するAC結合受信回路14a、このAC結合受信回路14aから出力される受信信号のAC成分から立上がりのタイミングを検出する識別回路15aからなる第１の受信回路（立上がりエッジ受信回路）と、第２の送信回路から光ファイバを介して送出された光信号を受信するAC結合受信回路14b、このAC結合受信回路14bから出力される受信信号のAC成分から立下がりのタイミングを検出する識別回路15bからなる第２の受信回路（立下がりエッジ受信回路）と、識別回路15aの出力をセット信号とし、識別回路15bの出力をリセット信号とする非同期RSフリップフロップ16とが設けられている。
【００３８】
立上がり及び立下がりエッジ検出回路11a及び11b、伝送用パルス発生回路12a及び12b、AC結合受信回路14a及び14bは上述の図１に示した対応する回路と同様の回路構成を有し、かつ同様の動作を行なうものであるので、ここではそれらの説明を省略する。
送信側のバイアス固定LD駆動回路13a及び13bは発光素子であるレーザダイオード（図示せず）を駆動する回路であり、伝送用パルス発生回路12a及び12bが発生する、立上がり及び立下がりのタイミングを境にして極性が互いに反転するパルス対を駆動信号としてレーザダイオードを駆動し、光強度変調信号を発生させる。このバイアス固定LD駆動回路13a及び13bを使用して光強度変調信号を生成する際には、予めバイアス電流をレーザダイオードに印加して常にレーザダイオードを発光させておき（オフセット光）、駆動信号に応じた変調をレーザダイオードの駆動電流に加えるといった従来からの手法が用いられる。
【００３９】
識別回路15aはタイミング識別用の比較器150a、この比較器150aを動作させるか否かを判別するための比較器151a、遅延調整回路152a、遅延・時定数調整回路153a及び154aから構成されている。同様に、識別回路15bはタイミング識別用の比較器150b、この比較器150bを動作させるか否かを判別するための比較器151b、遅延調整回路152b、遅延・時定数調整回路153b及び154bから構成されている。これら識別回路15a及び15bは共に同じ回路構成を有しているので、以下においては識別回路15aの構成についてのみ説明し、識別回路15bの説明は省略する。
識別回路15aにおいては、AC結合受信回路14aの出力が分岐され、その一方が比較器151aの一方の入力端子に、他方が遅延調整回路152aを介して比較器150aの一方の入力端子にそれぞれ供給される。比較器151aの他方の入力端子には識別開始基準電圧が入力されており、この識別開始基準電圧とAC結合受信回路14aからの入力電圧とを比較することにより、比較器150aを動作させるか否かを決定する。この比較器151aの出力は遅延・時定数調整回路153aを介して比較器150aのイネーブル（Enable）信号入力端子に入力され、比較器150aの動作を制御できるようになっている。
比較器150aの他方の入力端子は接地されており、接地電位とAC結合受信回路14aから遅延調整回路152aを介して供給される入力電圧とを比較することにより、立上がりのタイミングを判別する。この比較器150aの出力は遅延・時定数調整回路154aを介して非同期RSフリップフロップ16のＳ（セット）端子に入力される。なお、ここでは説明を省略したが、非同期RSフリップフロップ16のＲ（リセット）端子には、識別回路15bの比較器150bの出力が遅延・時定数調整回路154bを介して入力される。
【００４０】
次に、図３に示す回路構成の光信号伝送システムの動作について説明する。立上がり及び立下がりエッジ検出回路11a及び11bに２値のディジタル信号波形（伝送信号波形）が入力されると、立上がりエッジ検出回路11aは入力された伝送信号波形の立上がりエッジを検出し、立下がりエッジ検出回路11bは入力された伝送信号波形の立下がりエッジを検出する。
立上がりエッジ検出回路11aで検出された伝送信号波形の立上がりエッジは伝送用パルス発生回路12aに供給され、この伝送用パルス発生回路12aは、入力された立上がりエッジのタイミングを境にして互いに極性の反転したパルス対を生成する。同様に、伝送用パルス発生回路12bは、入力された立下がりエッジのタイミングを境にして互いに極性の反転したパルス対を生成する。
バイアス固定LD駆動回路13aは、伝送用パルス発生回路12aから供給される極性反転パルス対を駆動信号としてレーザダイオードを駆動する。これによって駆動信号に応じた変調がレーザダイオードの駆動電流に加えられ、レーザダイオードから光強度変調信号が発生される。同様に、バイアス固定LD駆動回路13bは、伝送用パルス発生回路12bから供給される極性反転パルス対を駆動信号としてレーザダイオードを駆動し、レーザダイオードから光強度変調信号を発生させる。
【００４１】
バイアス固定LD駆動回路13a及び13bによる対応するレーザダイオードの駆動により発生された光強度変調信号はそれぞれ、光ファイバを介して送信側装置へ伝送され、対応するAC結合受信回路14a及び14bにてそれぞれ受信される。
光強度変調信号を受信すると、各AC結合受信回路14a及び14bは、受信した光強度変調信号の交流成分のみを電気信号に変換する。これによって元の極性反転パルス対が生成され、これが受信信号として出力される。これらAC結合受信回路14a及び14bから出力された受信信号は識別回路15a及び15bに入力される。
識別回路15aに入力された受信信号はまず、比較器151aに入力される。比較器151aは入力された受信信号の電圧と識別開始基準電圧とを比較することにより、パルスが入力されたことを検知し、パルス状の信号を出力する。このパルス状の出力信号は、遅延・時定数調整回路153aで十分なパルス幅の信号に加工され、比較器150aのイネーブル信号入力端子に入力される。イネーブル信号が入力されると、比較器150aは動作を開始し、極性反転パルス対（受信信号）の中心部分、即ち、極性が反転するタイミングを識別し、この識別されたタイミングを示すパルス状の信号（タイミング信号）を出力する。
【００４２】
なお、識別回路15aは、比較器150aの一方の入力端子に極性反転パルス対（受信信号）が到達するよりも速く比較器151aが作動するように、遅延調整回路152aと遅延・時定数調整回路153aとによってこれら比較器150a及び151aへの極性反転パルス対（受信信号）の入力経路の遅延時間が調節されている。
比較器150aから出力されたタイミング信号は、遅延・時定数調整回路154aで十分なパルス幅の信号に加工された後、非同期RSフリップフロップ16のＳ（セット）端子に入力される。
【００４３】
上記と同様に、識別回路15bに受信信号が入力されると、この受信信号は比較器151bに入力される。比較器151bは入力された受信信号の電圧と識別開始基準電圧とを比較することにより、パルスが入力されたことを検知し、パルス状の信号を出力する。このパルス状の出力信号は、遅延・時定数調整回路153bで十分なパルス幅の信号に加工され、比較器150bのイネーブル信号入力端子に入力される。イネーブル信号が入力されると、比較器150bは動作を開始し、極性反転パルス対（受信信号）の中心部分、即ち、極性が反転するタイミングを識別し、この識別されたタイミングを示すパルス状の信号（タイミング信号）を出力する。
なお、識別回路15bは、比較器150bの一方の入力端子に極性反転パルス対（受信信号）が到達するよりも速く比較器151bが作動するように、遅延調整回路152bと遅延・時定数調整回路153bとによってこれら比較器150b及び151bへの極性反転パルス対（受信信号）の入力経路の遅延時間が調節されている。
比較器150bから出力されたタイミング信号は、遅延・時定数調整回路154bで十分なパルス幅の信号に加工された後、非同期RSフリップフロップ16のＲ（リセット）端子に入力される。
【００４４】
上述のようにして識別回路15a及び15bからセット信号及びリセット信号が非同期RSフリップフロップ16に入力されると、この非同期RSフリップフロップ16は、セット信号の入力によって論理「１」に立上がり、これによって元の伝送信号波形の立上がりエッジを再現し、リセット信号の入力によって論理「０」に立下がり、これによって元の伝送信号波形の立下がりエッジを再現する。この回路では、立上がりタイミング伝送用と立下がりタイミング伝送用の２つの伝送・処理経路の間に生じる不要な時間差を遅延・時定数調整回路154a及び154bによって補償しており、これにより非同期RSフリップフロップ16にて再現された伝送信号波形は伝送前と同じ極性及びタイミングの２値信号となる。
以上説明した光信号伝送システムの回路構成は半導体デバイス試験装置にも適用することができる。次に、上記回路構成の光信号伝送システムを適用した半導体デバイス試験装置について図４及び図５を参照して具体的に説明する。
図４に示すように、試験装置本体側に立上がり及び立下がりエッジ検出回路11a及び11b（図示せず）、伝送用パルス発生回路12a及び12b、バイアス固定LD駆動回路13a及び13bから構成される送信部を設け、テストヘッド側にAC結合受信回路14a及び14b、識別回路15a及び15b、非同期RSフリップフロップ16から構成される受信部を設けて、これら送信部と受信部の間を光ファイバを用いて接続する。
【００４５】
この構成によれば、半導体デバイス試験装置の試験装置本体とテストヘッドとの間において伝送される、多数の周期が混在し、かつ伝送される２値データが一方の値（０又は１）に著しく片寄っている信号は、送信部においてその信号波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジのみが予め定められた振幅値（レベル）を横切るタイミングを示す極性反転パルス対よりなる伝送パルス信号に変換されて伝送され、受信部では識別した立上がり及び立下がりタイミングから元の伝送信号波形を電気的に再現するので、極性及びタイミング誤りを生じることはなく、信号再生を行うことができる。
なお、半導体デバイス試験装置では、試験装置本体において発生される２値信号は立上がりエッジと立下がりエッジに分かれているので、図４には図示していないように、試験装置本体側から立上がり及び立下がりエッジ検出回路11a及び11bを省くことができ、低コスト化を図ることができる。
【００４６】
以上説明した第１の実施例の光信号伝送システムにおいて、伝送信号波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジが予め定められた振幅値（レベル）を横切るタイミングを示す極性反転パルス対は、上述し、かつ図示したものに限定されるものではない。例えば立上がりタイミング用のパルス対と立下がりタイミング用のパルス対はそれらの極性が図５（ａ）〜（ｄ）に示すような関係にあるものを使用することができる。なお、図５（ａ）は上記第１の実施例で使用された極性反転パルス対と同じである。
上述した第１の実施例の光信号伝送システムにおいては、伝送したい信号波形の立上がり及び立下がりタイミングをそれぞれ別々に取り扱い、それぞれのタイミングを示す極性反転パルス対を伝送する２つの伝送経路を設けたが、立上がりタイミング及び立下がりタイミングを示す極性反転パルス対のそれぞれを、図５（ｂ）及び（ｃ）に示したような互いに極性が反転関係にあるパルス対として区別できるようにすれば、送信側と受信側との間の伝送経路を１つにすることができる。
【００４７】
以下、送信側と受信側との間の伝送経路を１つにしたこの発明の第２の実施例の光信号伝送システムについて図６乃至図８を参照して説明する。
図６はこの発明の第２の実施例である、伝送経路を１つにした光信号伝送システムの概略の構成を示すブロック図である。本実施例の光信号伝送システムは、送信側装置Ｔに立上がり及び立下がりエッジ検出回路21a及び21bと、伝送用パルス発生回路22a及び22bと、光強度変調回路23とを備え、受信側装置ＲにAC結合受信回路24と、識別回路25a及び25bとを備えている。そして、送信側装置Ｔと受信側装置Ｒとが１つの光ファイバ26により接続された構成となっている。
上記構成の光信号伝送システムは、伝送用パルス発生回路22a及び22bにおける極性反転パルス対の生成動作と、識別回路25a及び25bにおける立上がり及び立下がりタイミングの検出動作が異なる以外は、前述の第１の実施例のシステムと基本的に同じ動作をする。
【００４８】
図７は図６に示した光信号伝送システムの動作を説明するための波形図である。次に、この図７を参照して各回路の動作を具体的に説明する。
伝送用パルス発生回路22a及び22bは立上がり及び立下がりエッジ検出回路21a及び21bにて検出される立上がり信号（ａ）及び立下がり信号（ｂ）のタイミングを境にして極性が互いに反転するパルス対よりなる伝送用パルス信号（ｃ）及び（ｄ）を発生する。この実施例では、伝送用パルス発生回路22aにて発生した伝送用パルス信号（ｃ）と伝送用パルス発生回路22bにて発生した伝送用パルス信号（ｄ）とは互いに極性が反転した関係になっており、どちらが立上がりタイミングを示し、どちらが立下がりタイミングを示すかが区別できるようになっている。
【００４９】
これら伝送用パルス信号は、その形状やパルス幅が元の伝送信号波形とは独立の関係にあり、かつ固定であり、パルス幅が元の伝送信号波形の最小パルス間隔より十分に短く、かつ元の伝送信号波形の最小パルス幅に対して互いが重ならないようになっている。言い換えると、各伝送用パルス信号の幅が、伝送可能な信号波形の最小パルス間隔及び最小パルス幅を制限することになる。
光強度変調回路23及びAC結合受信回路24は前述の図１に示したものと同様の構成のものであるが、この実施例では光強度変調回路23は伝送用パルス発生回路22a及び22bからの各伝送用パルス信号を入力とし、これら入力に基づいて極性反転光パルス対（光強度信号（ｅ））を出力し、一方、AC結合受信回路４は伝送されて来た光強度信号を受信して受信信号（ｆ）を出力する。
識別回路25aはAC結合受信回路４にて検出された受信信号（ｆ）から立上がりタイミングを識別し、識別回路25bは受信信号（ｆ）から立上がりタイミングを識別する。これら識別回路25a及び25bでは、タイミング識別の基準となる識別レベルL1と、ノイズと信号とが分離できる程度ではあるが振幅を十分に低く設定した立上がり識別開始レベルL2及び立下がり識別開始レベルL3とに基づいて、次のような識別動作が行われる。
【００５０】
立上がりタイミングを識別する場合には、受信信号（ｆ）の立上がりエッジが識別開始レベルL2を横切った時点Ａで識別回路25aを瞬間的に動作させると同時に、識別回路25bを瞬間的に動作不能にし、識別回路25aによって一定の遅延時間内に受信信号（ｆ）の波形が識別レベルL1を横切った時点Ｂを識別し、この時点Ｂでタイミングパルスを発生させる。
立下がりタイミングを識別する場合には、受信信号（ｆ）の立下がりエッジが識別開始レベルL3を横切った時点Ｃで識別回路25bを瞬間的に動作させると同時に、識別回路25aを瞬間的に動作不能にし、識別回路25bによって一定の遅延時間内に受信信号（ｆ）の波形が識別レベルL1を横切った時点Ｄを識別し、この時点Ｄでタイミングパルスを発生させる。
【００５１】
上記識別動作によれば、受信信号（ｆ）の立上がりエッジが識別開始レベルL2を横切った時点Ａから一定時間内は識別回路25bは動作不能状態にあるので、識別回路25aによって受信信号（ｆ）の波形が識別レベルL1を横切った時点Ｂを識別した後、識別回路25bがさらに、受信信号（ｆ）の波形が識別レベルL3を横切った時点Ｃ′を誤って識別することはない。
同様に、受信信号（ｆ）の立下がりエッジが識別開始レベルL3を横切った時点Ｃから一定時間内は識別回路25aは動作不能状態にあるので、識別回路25bによって受信信号（ｆ）の波形が識別レベルL3を横切った時点Ｄを識別した後、識別回路25aがさらに、受信信号（ｆ）の波形が識別レベルL1を横切った時点Ａ′を誤って識別することはない。
【００５２】
なお、受信信号（ｆ）のうちのパルス（交流成分）のない間は、各識別回路25a及び25bは共に動作状態にないから、ノイズによる低レベルの揺らぎを誤ってパルスと識別してしまうようなことはない。
上記のように構成された光信号伝送システムにおいては、識別回路25aから発生されるタイミングパルス（立上がりタイミング）を例えば非同期RSフリップフロップ回路のセット信号として用いれば、立上がりエッジを再現することができ、さらに、立下がり側の識別回路25bから同様にして得られたタイミングパルス（立下がりタイミング）を非同期RSフリップフロップ回路のリセット信号として用いれば、立下がりエッジを再現することができ、これにより元の２値の伝送信号変形を再現することができる。
【００５３】
次に、上述した第２の実施例の光信号伝送システムを実現する具体的な回路構成について説明する。ただし、以下に説明する回路構成は、本伝送システムを実現する回路構成の一例であり、本発明の構成を限定するものではない。
図８は、図６に示した光信号伝送システムの具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。この具体例では、送信側に、伝送信号波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジを検出する立上がり及び立下がりエッジ検出回路31a及び31b、これらエッジ検出回路31a及び31bの出力信号が入力される伝送用パルス発生回路32a及び32b、これら伝送用パルス発生回路32a及び32bの両出力信号を駆動信号とするバイアス固定LD駆動回路33が設けられる。
受信側にはAC結合受信回路34、このAC結合受信回路34の出力をそれぞれ入力とする識別回路35a及び35b、識別回路35aの出力信号をセット信号とし、識別回路35bの出力信号をリセット信号とする非同期RSフリップフロップ36が設けられ、これら送信側及び受信側間が光ファイバによって接続された構成となっている。
【００５４】
立上がり及び立下がりエッジ検出回路31a及び31b、伝送用パルス発生回路32a及び32b、AC結合受信回路34は上述の図６に示したものと同様の回路構成を有し、かつ同様の動作を行なうので、ここではそれらの説明は省略する。
バイアス固定LD駆動回路33は発光素子であるレーザダイオード（図示せず）を駆動する回路であり、伝送用パルス発生回路32a及び32bが発生する、立上がり及び立下がりタイミングを境にして極性が互いに反転するパルス対を駆動信号としてレーザダイオードを駆動し、光強度変調信号を発生させる。このバイアス固定LD駆動回路33により光強度変調信号を発生させる際には、予めバイアス電流をレーザダイオードに印加してレーザダイオードを常に発光している状態に保ち、駆動信号に応じた変調電流をレーザダイオードの駆動電流に加えるといった従来からの手法が用いられる。
【００５５】
識別回路35aはタイミング識別用の比較器350a、この比較器350aを動作させるか否かを判別するための比較器351a、遅延調整回路352a、遅延・時定数調整回路353a、354a、355aから構成されている。同様に、識別回路35bはタイミング識別用の比較器350b、この比較器350bを動作させるか否かを判別するための比較器351b、遅延調整回路352b、遅延・時定数調整回路353b、354b、355bから構成されている。
識別回路35aでは、AC結合受信回路34の出力が２つに分岐され、その一方が比較器351aの一方の入力端子に、他方が遅延調整回路352aを介して比較器350aの一方の入力端子にそれぞれ供給される。比較器351aの他方の入力端子には立上がり識別開始基準電圧が入力されており、この識別開始基準電圧とAC結合受信回路34からの入力電圧とを比較することにより、比較器351aは比較器350aを動作させるか否かを判別する。
【００５６】
比較器351aの出力信号は遅延・時定数調整回路353aを介して比較器150aのイネーブル（Enable）信号入力端子に入力されると共に、遅延・時定数調整回路354aを介して比較器351bのディスエーブル（Disable）信号入力端子に入力されており、比較器350a及び351bの動作を制御できるようになっている。
比較器350aの他方の入力端子は接地されており、接地電位とAC結合受信回路34からの入力信号電圧とを比較することにより、比較器350aは立上がりタイミングを判別する。この比較器350aの出力信号は遅延・時定数調整回路355aを介して非同期RSフリップフロップ36のＳ（セット）端子に入力される。
【００５７】
識別回路35bでは、同じくAC結合受信回路34の出力が２つに分岐され、その一方が比較器351bの一方の入力端子に、他方が遅延調整回路352bを介して比較器350bの一方の入力端子にそれぞれ供給される。比較器351bの他方の入力端子には立下がり識別開始基準電圧が入力されており、この識別開始基準電圧とAC結合受信回路34からの入力電圧とを比較することにより、比較器351bは比較器350bを動作させるか否かを判別する。
比較器351bの出力信号は遅延・時定数調整回路353bを介して比較器150bのイネーブル（Enable）信号入力端子に入力されると共に、遅延・時定数調整回路354bを介して比較器351aのディスエーブル（Disable）信号入力端子に入力されており、比較器350b及び351aの動作を制御できるようになっている。
比較器350bの他方の入力端子は接地されており、接地電位とAC結合受信回路34からの入力信号電圧とを比較することにより、比較器350bは立下がりタイミングを判別する。この比較器350bの出力信号は遅延・時定数調整回路355bを介して非同期RSフリップフロップ36のＲ（リセット）端子に入力される。
【００５８】
次に、この第２の実施例の光信号伝送システムの動作について説明する。立上がり及び立下がりエッジ検出回路31a及び31bに２値のディジタル信号波形（伝送信号波形）が入力されると、立上がりエッジ検出回路31aは入力された伝送信号波形の立上がりエッジを検出し、立下がりエッジ検出回路31bは入力された伝送信号波形の立下がりエッジを検出する。
立上がりエッジ検出回路31aにて検出された伝送信号波形の立上がりエッジは伝送用パルス発生回路32aに供給されこの、伝送用パルス発生回路32aは、供給された立上がりエッジのタイミングを境にして極性が互いに反転する極性反転パルス対を生成する。同様に、伝送用パルス発生回路32bでは、供給された立上がりエッジのタイミングを境にして極性が互いに反転する極性反転パルス対を生成する。
【００５９】
バイアス固定LD駆動回路33は、伝送用パルス発生回路32a及び32bにて生成された極性反転パルス対を駆動信号としてレーザダイオードを駆動し、極性反転光パルス対よりなる光強度変調信号を発生させる。この光強度変調信号は光ファイバを介して受信側へ伝送され、AC結合受信回路34で受信される。
光強度変調信号を受信すると、AC結合受信回路34は、受信した光強度変調信号の交流成分のみを電気信号に変換する。これによって元の極性反転パルス対が生成され、これが受信信号として出力される。このAC結合受信回路34から出力された受信信号は２つに分岐され、一方は識別回路35aに入力され、他方は識別回路35bに入力される。
【００６０】
識別回路35aに入力された受信信号はまず、比較器351aに入力される。比較器351aは入力された受信信号の電圧と立上がり識別開始基準電圧とを比較することにより、パルスが入力されたことを検知し、パルス状の信号を出力する。このパルス状の出力信号は２つに分岐され、一方は遅延・時定数調整回路353aで、他方は遅延・時定数調整回路354aでそれぞれ十分なパルス幅の信号に加工され、比較器350aのイネーブル信号入力端子及び比較器351bのディスエーブル信号入力端子にそれぞれ入力される。
【００６１】
イネーブル信号が入力されると、比較器350aは動作を開始し、極性反転パルス対（受信信号）の中心部分、即ち、極性が反転するタイミングを識別し、この識別されたタイミングを示すパルス状の信号（タイミング信号）を出力する。他方、比較器351bは、ディスエーブル信号が入力されると、一定時間動作不能になり、この動作不能の間、比較器350bが誤動作するのを防止する。
なお、識別回路35aは、比較器350aの一方の入力端子に極性反転パルス対（受信信号）が到達する前に比較器351aが動作するように、遅延調整回路352aと遅延・時定数調整回路353aとによってこれら比較器350a及び351aへの極性反転パルス対（受信信号）の入力経過の遅延時間が調節されており、その上、上記極性反転パルス対以降の信号が到達する前の比較器351bが動作不能となるように、遅延・時定数調整回路354aによって経路の遅延時間が調節されている。
【００６２】
比較器350aから出力されたタイミング信号は、遅延・時定数調整回路355aで十分なパルス幅の信号に加工された後、非同期RSフリップフロップ36のＳ（セット）端子に入力される。
上記と同様に、識別回路35bに受信信号が入力されると、この受信信号は比較器351bに入力される。比較器351bは入力された受信信号の電圧と立下がり識別開始基準電圧とを比較することにより、パルスが入力されたことを検知し、パルス状の信号を出力する。このパルス状の出力信号は２つに分岐され、一方は遅延・時定数調整回路353bで、他方は遅延・時定数調整回路354bでそれぞれ十分なパルス幅の信号に加工され、比較器350bのイネーブル信号入力端子及び比較器351aのディスエーブル信号入力端子にそれぞれ入力される。
【００６３】
イネーブル信号が入力されると、比較器350bは動作を開始し、極性反転パルス対（受信信号）の中心部分、即ち、極性が反転するタイミングを識別し、この識別されたタイミングを示すパルス状の信号（タイミング信号）を出力する。他方、比較器351aは、ディスエーブル信号が入力されると、一定時間動作不能になり、この動作不能の間、比較器350aが誤動作するのを防止する。
なお、識別回路35bは、比較器350bの一方の入力端子に極性反転パルス対（受信信号）が到達する前に比較器351bが作動するように、遅延調整回路352abと遅延・時定数調整回路353bとによってこれら比較器350b及び351bへの極性反転パルス対（受信信号）の入力経路の遅延時間が調節されており、その上、上記極性反転パルス対以降の信号が到達する前に比較器351aが動作不能となるように、遅延・時定数調整回路354bによって経路の遅延時間が調節されている。
【００６４】
比較器350bから出力されたタイミング信号は、遅延・時定数調整回路355bで十分なパルス幅の信号に加工された後、非同期RSフリップフロップ36のＲ（リセット）端子に入力される。
上述のようにして識別回路35a及び35bからセット信号及びリセット信号が非同期RSフリップフロップ36に入力されると、この非同期RSフリップフロップ36は、セット信号の入力によって論理「１」に立上がり、これによって元の伝送信号波形の立上がりエッジを再現し、リセット信号の入力によって論理「０」に立下がり、これによって元の伝送信号波形の立下がりエッジを再現する。この回路では、立上がりタイミング伝送用と立下がりタイミング伝送用の２つの伝送・処理経路の間に生じる不要な時間差を遅延・時定数調整回路355a及び355bによって補償しており、これにより非同期RSフリップフロップ36にて再現された伝送信号波形は伝送前と同じ極性及びタイミングの２値信号となる。
【００６５】
なお、上記第２の実施例のシステムを高速の２値信号の伝送に適用する場合には、各比較器及びその他の回路素子に対して、電気的な伝送方式の場合に使用される比較器及びその他の回路素子や前述の第１の実施例に使用される比較器及びその他の回路素子よりもさらに高速の動作性能が要求される。
以上説明した第２の実施例の光信号伝送システムの回路構成は半導体デバイス試験装置にも適用することができる。次に、上記回路構成の光信号伝送システムを適用した半導体デバイス試験装置について図９を参照して具体的に説明する。
図９に示すように、試験装置本体側に立上がり及び立下がりエッジ検出回路341及び31b（図示せず）、伝送用パルス発生回路32a及び32b、バイアス固定LD駆動回路33から構成される送信部を設け、テストヘッド側にAC結合受信回路34、識別回路35a及び35b、非同期RSフリップフロップ36から構成される受信部を設けて、これら送信部と受信部の間を光ファイバを用いて接続する。
【００６６】
この構成によれば、半導体デバイス試験装置の試験装置本体とテストヘッドとの間において伝送される、多数の周期が混在し、かつ伝送される２値データが一方の値（０又は１）に著しく片寄っている信号は、送信部においてその信号波形の立上がりエッジ及び立下がりエッジのみが予め定められた振幅値（レベル）を横切るタイミングを示す極性反転パルス対よりなる伝送パルス信号に変換されて伝送され、受信部では識別した立上がり及び立下がりタイミングから元の伝送信号波形を電気的に再現するので、極性及びタイミング誤りを生じることはなく、信号再生を行うことができる。
なお、半導体デバイス試験装置では、試験装置本体において発生される２値信号は立上がりエッジと立下がりエッジに分かれているので、図９には図示していないように、試験装置本体側から立上がり及び立下がりエッジ検出回路31a及び31bを省くことができ、低コスト化を図ることができる。
【００６７】
次に、この発明の第３の実施例について図面を参照して説明する。
図10はこの発明による光信号伝送方法を実施する光パルス送信装置101の一具体例を示す。この例でもレーザーダイオードのような発光素子LDが使用され、この発光素子LDに定電流回路110A、110B、110Cを接続する。また、定電流回路110Aと110Bは、それぞれ電流スイッチ111Aと111Bを通じて発光素子LDに接続し、定電流回路110Cは直接発光素子LDに接続した場合を示す。従って、発光素子LDには常時定電流回路110Cを流れる電流I_cが注入される。
【００６８】
電流スイッチ111Aと111Bは制御電圧としてＨ論理（論理高レベル）が与えられるとオンに制御され、Ｌ論理（論理低れべる）が与えられるとオフに制御される。電流スイッチ111Aの制御端子は入力端子INに直接接続される。電流スイッチ111Bの制御端子はインバータ112と遅延素子113から成る直列回路を通じて入力端子INに接続する。
上記構成において、入力端子INに図11Aに示すような正極性のパルスＰを与える。遅延素子113の遅延時間TdとパルスＰのパルス幅Pwはここでは説明の都合によりPw＝Tdであるものとして説明する。
【００６９】
パルスＰが入力端子INに入力されると、電流スイッチ111Aは図11Bに示すように直ちにオンの状態に制御される。電流スイッチ111BにはパルスＰがインバータ112により極性反転され、さらに、遅延素子113で遅延されて供給されるから、電流スイッチ111Bは常時オンの状態に制御され、入力されたパルスＰの立上りのタイミングでパルス幅Tdの時間だけオフの状態に制御される。
従って、発光素子LDに注入される電流は図11Dに示すように無信号時は定電流回路110Bと110Cを流れる電流I_bとI_cの和I_b＋I_cがバイアス電流として注入され、パルスＰが入力端子INに入力されている期間は全ての定電流回路110A〜110Cを流れる電流I_a、I_b、I_cの和I_a＋I_b＋I_cが注入され、パルスＰが立下がった後のタイミングでは電流スイッチ111Aと111Bが共にオフの状態に制御されるから、このタイミングでは定電流回路110Cを流れる電流I_cだけが注入される。
【００７０】
電流スイッチ111Bに入力されるパルスがパルス幅Tdを経過すると、電流スイッチ111Bはオンの状態に戻される。従って、発光素子LDに注入される電流は再びI_b＋I_cの状態に戻る。
従って、図10に示す具体例では、発光素子LDに注入されるバイアス電流はI_b＋I_cとなり、このバイアス電流I_b＋I_cを中心に正と負に振れる電流I_a＋I_b＋I_cとI_cが発光素子LDに注入される。発光素子LDの発光強度は図11Dに示す電流波形と同様の波形となる。電流I_cは図11Dに示すように発光素子LDが発光を開始する閾値電流I_ONより大きい値であるものとする。
図12に受信装置102に設けられる検出回路107の一具体例を示す。この例では検出回路107を、受光素子PDから出力された受光電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路107Aと、平滑化回路107Bと、ヒステリシスを持った電圧比較器107Cとによって構成した場合を示す。
【００７１】
電流−電圧変換回路107Aは演算増幅器Ａと帰還抵抗器Ｒとによって構成することができる。平滑化回路107Bは伝送されるパルスＰのパルス幅Pwより充分大きい時定数を持つ時定数回路によって構成することができる。この平滑化回路107Bを通じて電圧比較器107Cの非反転入力端子に、送信側から送られてくるバイアス値に対応した基準電圧を与える。また、電圧比較器107Cの反転入力端子には電流−電圧変換回路107Aの出力信号をそのまま入力する。
このように構成することにより、平滑化回路107Bには常時送信側から送られてくるバイアス電流I_b＋I_cに対応する基準電圧が与えられる。従って、電圧比較器107Cは非反転入力端子に与えられる基準電圧を基準に反転入力端子に与えられる電圧が基準電圧より高いか低いかにより、出力端子107DにＨ論理かＬ論理の何れか一方を出力する。また、電圧比較器107Cは２つの入力端子の間に、ヒステリシス特性を持っていることから、両方の入力端子の電圧が基準電圧に揃ったとしても、過去に非反転入力端子が反転入力端子より負側に振れた状態から同一の基準電圧に戻った場合には、出力端子107DはＬ論理に保持され、正側に振れた状態から同一の基準電圧に戻った場合には、Ｈ論理に保持される。
【００７２】
ここで、図12に示した受信装置に、図13Aに示す受光電流I_Pが受信されるものとすると、電流−電圧変換回路107Aは図13Bに示すバイアス電圧V_Bとパルス波形V_Pを出力する。平滑化回路107Bはパルス波形V_Pが入力されても、このパルス波形V_Pを平滑し、バイアス電圧V_Bに合致した基準電圧を電圧比較器107Cの非反転入力端子に供給し続ける。従って、パルス波形V_Pが電圧比較器107Cの反転入力端子に入力され、その電圧が正側のヒステリシス幅を越えると電圧比較器107Cの出力端子107Dは図13Cに示すようにＨ論理を出力する。
反転入力端子のパルス波形V_Pがバイアス電圧V_Bを横切って負側のヒステリシス幅より負側に振れると、電圧比較器107Cの出力端子107DはＬ論理となる。従って、電圧比較器107Cの出力端子107Dは図13Cに示すパルスP_Vを出力する。このパルスP_Vは受光電流信号I_Pのバイアス電流I_b＋I_cが変動しても、その立上りのタイミングは電圧比較器107Cの反転入力端子のパルス波形V_Pが正側のヒステリシス幅を越えるか否かによって決定されるため、パルス波形V_Pの立上りのタイミングはバイアス電流I_b＋I_cの値（バイアス電圧V_Bと同じ）が変動しても不動である。この結果、送信側において温度変化により発光素子LDの注入電流対出力光パワー特性が変動しても、伝送されるパルス信号の検出タイミングは変化しない。よって、ジッタのない信号を受授することができる。なお、電流−電圧変換回路107Aから出力されるパルス波形V_Pの波形中において、正から負（又は負から正）に振れるゼロクロス点は最も高速でバイアス電圧V_Bを横切る部分となる。従って、タイミングの検出点としては最も時間軸方向に対する変動の少ない位置になるものと考えられる。この結果、現実にはこのゼロクロス点に対応する、つまり、電圧比較器107Cが出力するパルス波形V_Pの後縁位置TOを信号の検出点として利用することになる。
【００７３】
図14は光パルスを送信する装置の他の具体例を示す。この例では図10の例と同様にバイアス値を中心に正と負に振れる光パルスを発光させる機能に加えて、入力されるパルスのパルス幅を一定のパルス幅の光パルスに揃える機能（一般にパルサと呼ばれている）を持たせた回路構成とした場合を示す。
入力端子INに入力された電気パルスＰは直接ノア（NOR）ゲート114の一方の入力端子に供給されると共に、インバータ112及び遅延素子113から成る直列回路を通じて他方の入力端子に供給される。さらに、インバータ112と遅延素子113から成る直列回路を通じて電気パルスＰをナンド（NAND）ゲート115の一方の入力端子に供給し、インバータ116と遅延素子117で遅延させた信号をナンドゲート115の他方の入力端子に供給する。ノアゲート114の出力信号を電流スイッチ111Aに制御信号として与え、ナンドゲート115の出力信号を電流スイッチ111Bの制御信号として与える。
【００７４】
ここで、入力端子INに入力するパルスＰのパルス幅Pwが遅延素子113と117の遅延時間Tdより長いPw＞Tdであるものとして以下にその動作を図15を参照して説明する。
図15Aは入力端子INに入力されたパルスＰを示す。図15Bはインバータ112と遅延素子113を通じてノアゲート114とナンドゲート115の各一方の入力端子に供給されるパルスP_Bの波形を示す。ノアゲート114の出力には図15Dに示すパルスP_Dが入力され、このパルスP_DがＨ論理に立上っている期間、電流スイッチ111Aがオンの状態に制御される。電流スイッチ111Aがオンの状態に制御される時間は遅延素子113の遅延時間Tdに等しい時間に規定される。
【００７５】
図15Cはインバータ116と遅延素子117を通じてナンドゲート115の他方の入力端子に供給されるこのパルスP_Cの波形を示す。このナンドゲート115には図15Bに示したパルスP_Bと図15Cに示したパルスP_Cが供給されるから、その出力には図15Eに示すパルスP_Eが出力される。つまり、ナンドゲート115は常時Ｈ論理を出力しており、電流スイッチ111Bは常時オンの状態に制御されている。パルスP_EはＬ論理に立下る極性のパルス信号で出力されるから、電流スイッチ111BはパルスP_EがＬ論理に立下がった期間だけオフの状態に制御される。
この結果、発光素子LDに流れる電流Ｉは図15Fに示すように、I_b＋I_cを中心に電流スイッチ111Aがオンの状態でI_a＋I_b＋I_cが流れ、電流スイッチ111Aと111Bが共にオフの状態でI_cが流れる。
従って、図10に示した具体例と同様に、パルスＰが入力されるごとに発光素子LDは平均電流I_b＋I_cを中心に正方向と負方向に対称に振れる波形で流れ、平均電流値を変動させずに発光素子を駆動するから、この図14に示した具体例でも図10乃至図13で説明したのと同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【００７６】
また、この具体例では入力するパルスＰのパルス幅Pwが遅延素子113及び117の遅延時間Tdより長いパルス幅であっても、発光素子LDが発光する光パルスのパルス波形は遅延素子の遅延時間Tdによって決まる一定のパルス幅に制限される。よって、入力されるパルスＰのパルスが長くても、出力する光パルスを一定値に制限するから、受信側においてパルス幅が長いパルスが送られてきたことにより平滑化回路107B（図12参照）が出力する基準電圧が変動するような不都合を回避することができるという利点が得られる。
さらに、図14に示した具体例では、伝送すべきパルスＰの後縁側を検出して光パルスを発生させる構成としたから、信号の立上りの初期波形部分を利用する場合と比較して安定した状態で発光素子LDを発光させているから、発光素子LDを発光させるタイミング（図15Fの波形）を正確に規定することができるという利点も得られる。
図16は光パルス送信装置101のさらに他の具体例を示す。この例ではパルスのパルス幅を受信側に伝送しようとする場合を示す。つまり、伝送しようとするパルスＰの立上りのタイミングと立下りのタイミングの双方において正側と負側に振れる正負対称信号を発生させて発光素子を発光制御する構成とした場合を示す。
【００７７】
このためには電流スイッチ111Aの制御回路として、この例では２個のアンドゲート118、119とノアゲート120とによって構成し、アンドゲート118には、入力されるパルスＰ（図17A）と、インバータ112と遅延素子113を通過したパルスP_B（図17B）を入力し、他方のアンドゲート119にはインバータ112と遅延素子113を通じたパルスP_B（図17B）とインバータ116と遅延素子117を通じたパルスP_C（図17C）を供給し、各アンドゲート118と119の出力をノアゲート120を通じて出力させる。この結果、ノアゲート120の出力に図17Dに示す負極性のパルスP_Dを得る。この負極性のパルスP_Dは入力パルスＰの立上りのタイミングと立下りのタイミングの双方に発生し、電流スイッチ111Aに入力される。その結果、電流スイッチ111Aは入力パルスＰの立上りと立下りの双方のタイミングにおいて、遅延時間Tdに等しい期間の間、オフの状態に制御される。
【００７８】
電流スイッチ111Bの制御回路を、この例では２個のノアゲート121、122と１個のオアゲート123とによって構成し、一方のノアゲート121には入力パルスＰ（図17A）とインバータ112と遅延素子113を通じてパルスP_B（図17B）を入力し、他方のノアゲート122にはインバータ112と遅延素子113を通じたパルスP_B（図17B）と、インバータ116と遅延素子117を通じて取り出されたパルスP_C（図17C）を供給し、各ノアゲート121と122の出力をオアゲート123を通じて出力させることにより、オアゲート123の出力に図17Eに示す正極性のパルスP_Eを得る。
電流スイッチ111Aと111BがパルスP_DとP_Eによってオン、オフ制御されることにより、発光素子LDには図17Fに示す電流Ｉが注入され、この電流Ｉの値に対応した光パルスが出射される。
【００７９】
図17Gは図12に示した受信装置によって図17Fに示した電流Ｉによって駆動された光パルスを受信した場合の電流−電圧変換回路107Aの電圧出力信号を示す。この受信された電圧出力信号の各ゼロクロス点間の時間は送信側の入力パルスＰのパルス幅Pwに一致し、電圧比較器107Cの出力端子107Dには、この例では図17Hに示す負極性のパルスP_Hが出力され、送信側の入力パルスＰのパルス幅Pwと同じパルス幅Pwを持つパルスP_Hを受信することができる。
この受信パルスP_Hのパルス幅Pwも、図10乃至図13を参照して説明した場合と同様に、平均電流I_b＋I_cを中心とする正負対称波形（図17F）で伝送されるから、光伝送路上の光の平均値は信号の有無に対応して変動することはない。従って、図10乃至図13で説明したのと同様に、電圧比較器107Cの前段に設けた平滑化回路107Bの平滑出力電圧は信号の受授に応じて変動することはなく一定値に維持される。また、温度変化等によって発光素子LDの注入電流対出力光パワー特性（図２１参照）が変化し、伝送される平均電流値が変動し、平滑出力電圧が変動したとしても、この平滑出力電圧を中心に電圧比較器107Cのヒステリシス幅が追従するから、受信パルスP_Hのパルス幅は発光素子LDの特性の変動に関係なく送信側の入力パルスＰのパルス幅Pwに正確に一致する。
【００８０】
次に、この発明の第４の実施例について図面を参照して説明する。
まず、この発明の第４の実施例の光強度変調装置を用いた光伝送システムの概略構成について図18を参照して説明する。この光伝送システムは、送信側装置Ｔに光強度変調装置460を備え、受信側装置ＲにAC結合受信装置461、識別回路462を備え、送信側装置Ｔと受信側装置Ｒとが光ファイバ463により接続された構成を有している。
この光伝送システムでは、伝送されるのは２値信号のデータではなく、２値信号の波形の立上がり又は立下がりのエッジ、即ち、伝送信号の立上がり又は立下がりの振幅値（レベル）が予め定められた振幅値（レベル）を越える時点を指示するタイミング信号である。
図19は、図18の光伝送システムの動作を説明するためのタイミングチャートであり、一例として信号波形の立上がりエッジ（立上がりエッジの振幅値が50％を越える時点のタイミング）が示されている。以下、図19を参照して各回路の動作を具体的に説明する。
【００８１】
光強度変調装置460は、２値のディジタル入力信号（ａ）の立上がりタイミングを境にして極性が互いに反転する極性反転パルス対（ｂ）を発生する。この極性反転パルス対（ｂ）としては、パルスの形状やパルス幅が元の伝送信号波形の最小パルス間隔より十分に短いものを用いれば良い。言い換えれば、この極性反転パルス対（ｂ）のパルス幅によって元の伝送信号波形の最小パルス間隔が制限されることになる。
なお、この極性反転パルス対（ｂ）は、発生される際にある遅延を受けて、図19に点線で示すように遅延したパルス（ｅ）になっても、この遅延が常に一定で既知の値であれば、受信側ではタイミング信号として問題なく使用できる。
極性反転パルス対（ｂ）が発生されると、光強度変調回路460はこの極性反転パルス対（ｂ）に基づいて、従来から使用されている、オフセット光に光強度変調を行なう変調方法を用いて発光素子（図示せず）を駆動し、伝送用パルス信号波形の立上がりエッジの振幅値が予め定められた値を越えるタイミングで互いに極性の反転した光パルス対を光強度信号（ｃ）として出力する。この光強度信号（ｃ）は光ファイバ463を介して受信側装置Ｒに伝送される。
【００８２】
AC結合受信回路461は、受信した光強度信号（ｃ）を従来から使用されているAC結合の方法により検出する回路であり、図19の最下段に示す受信信号（ｄ）のような信号が検出される。ここで、受信される光強度信号（ｃ）は立上がりエッジを境にして極性が互いに反転する極性反転パルス対（ｂ）に基づいて変調された光パルス信号であるので、常に両極性のパルスが存在し、従って、検出される受信信号（ｄ）は片方の極性に片寄ったパルスを多く含むというようなことはない。
信号再生処理手段を構成する識別回路462は、AC結合受信回路461にて検出された受信信号（ｄ）から立上がりエッジ（予め定められた振幅値を越えるタイミング）を識別する。この立上がりタイミングの識別では、タイミング識別の基準となる識別レベルL1（図19参照）と、予めノイズと信号が分離できる程度の、十分に低いレベルに設定された、識別動作開始のタイミングを与える識別開始レベルL2（図19参照）とに基づいて、次のような識別動作が行われる。
【００８３】
受信信号（ｄ）の立上がりエッジが識別開始レベルL2を横切った時点で瞬間的に識別回路462を作動し、一定の遅延時間内に識別レベルL1を横切った時点を識別してタイミングパルスを発生する。つまり、立上がりエッジが識別開始レベルL2を横切った時点からパルス幅に相当する程度の時間だけ識別回路462の作動状態を保ち、受信信号（ｄ）が識別レベルL1を横切った時点を識別タイミングと決定し、タイミングパルスを発生する。個々のタイミングパルスに基づいて信号再生処理が行なわれる。この識別動作によれば、パルスが存在しないときには識別回路462は作動しないから、ノイズによる低レベルの揺らぎを誤ってパルスと識別してしまうことはない。
信号再生処理においては、識別回路462から発生されたタイミングパルス（例えば、立上がりタイミング）を、例えば非同期RS（セット−リセット）フリップフロップ回路のセット信号として用いれば、立上がりエッジが再現できる。
【００８４】
なお、図18に示した構成では、光強度変調装置460は伝送信号の立上がり及び立下がりの双方のタイミングに基づいて、それぞれ極性反転パルス対を生成するようになっている（これら極性反転パルス対はそれらの極性が反転したものとなる）が、高速に光伝送を行う場合には、以下に記載するように、伝送信号の立上がりエッジ及び立下がりエッジを別々に伝送するような２系統の伝送系統を設けることが望ましい。
即ち、伝送信号の立上がりエッジ及び立下がりエッジをそれぞれ検出する検出回路（論理回路などで構成される）を個々に設け、これら検出回路毎に光強度変調装置を設げて、立上がりタイミング及び立下がりタイミングを別々に伝送する。この場合、受信側も立上がりタイミング受信系統と立下がりタイミング受信系統の２系統の回路構成となり、個々の伝送系統で立上がり及び立下がりエッジに関するタイミングパルスが生成されて信号再生処理が行われる。
信号再生処理においては、各識別回路にて発生されたタイミングパルスをそれぞれ非同期RSフリップフロップ回路のセット及びリセット信号として用いれば、立上がりエッジ及び立下がりエッジが再現できる。これにより元の２値の伝送信号波形を再現することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明で明白なように、この本発明によれば、従来のように識別レベルが２値信号のデータ値の一方の片寄ってタイミングの誤りが生じるといったような欠点はなく、また、長時間固定されたDC的なデータをも正確に識別することができるので、タイミング精度が高く、しかも、周期が不定で直流成分が存在するような信号についても高い精度で光伝送することができる。
従って、半導体デバイス試験装置の試験装置本体とテストヘッドとの間において伝送されるような、多数の周期が混在し、２値データが一方の値（０又は１）に著しく片寄った信号についても正確に、高い精度で光伝送することができるという顕著な利点がある。
その上、データの極性が一定の状態（信号のない状態）で放置された場合に、その間のノイズによる低レベルの揺らぎを誤ってデータとして検出してしまうことはないので、信頼性の高い光伝送システム及び方法を提供することができるという利点がある。
【００８６】
また、以上のような効果を奏する光伝送システムや方法が適用される半導体デバイス試験装置においては、伝送速度や周波数特性が一段と向上し、信頼性が高くなり、かつ軽量であるという利点が得られる。
さらに、この発明によれば、光伝送路を伝送する光パルスの波形をバイアス値から正極性と負極性の向きに等量ずつ振れ、平均するとパイアス値に等しくなる正負対称波形で伝送する伝送方法が提供されるから、信号の伝送密度が変わっても伝送路上の直流分が変動することはない。よって、伝送される信号に含まれる直流分が変動することに起因するジッタは発生しない。
また、伝送するパルス波形に直流分を付加し、受信側ではこの直流分によって平滑化回路107Bで基準電圧を発生させたから、仮に発光素子LDの注入電流対発光光バワー特性が変動したことにより、発光素子LDが出力する平均発光量が変動し、平滑化回路107Bが発生する基準電圧が変動したとしても、電圧比較器107Cは基準電圧を中心にヒステリシス幅を追従させて応動するから、ヒステリシス幅が一定値を維持すれば受信側で検出されるパルスの検出点は不動であり、ジッタの発生は抑えられる。
【００８７】
その上、パルスの受信の検出点を正負対称波形のゼロクロス点に特定した場合には、受信信号中で最も高速でバイアス点を横切るから、このゼロクロス点で受信パルスを検出する構成とすることにより、最も正確な受信点の検出を行うことができるという利点が得られる。
さらにまた、この発明によれば、極性が互いに反転するパルス対を生成する際に、従来技術のように、極性反転部分において両パルス波形のエッジが不連続になることはないので、高いタイミング精度で信号の光伝送を行なうことが可能となる。
従って、上述のような効果を奏する光強度変調装置を使用した光伝送システムや半導体デバイス試験装置は、信号の伝送速度を高速にすることができ、また、周波数特性が向上し、かつ軽量で、信頼性が高くなる等の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例の光信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す回路の動作説明図である。
【図３】図１に示した光信号伝送システムの具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。
【図４】この発明の第１の実施例の光信号伝送システムを適用した半導体デバイス試験装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、立上がりタイミング及び立下がりタイミングを示す極性が互いに反転するパルス対の数例を示す波形図である。
【図６】この発明の第２の実施例の光信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した光信号伝送システムの回路動作を説明するための波形図である。
【図８】図６に示した光信号伝送システムの具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。
【図９】この発明の第２の実施例の光信号伝送システムを適用した半導体デバイス試験装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の第３の実施例の光パルス送信装置の一具体例を示す回路図である。
【図１１】図10の光パルス送信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】この発明の第３の実施例の光パルス検出回路の一具体例を示す回路図である。
【図１３】図12の光パルス検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】この発明の第３の実施例の光パルス送信装置の他の具体例を示す回路図である。
【図１５】図14の光パルス送信装置の動作を説明するための波形図である。
【図１６】この発明の第３の実施例の光パルス送信装置のさらに他の具体例を示す回路図である。
【図１７】図16の光パルス送信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１８】光伝送システムの一例を示すブロック図である。
【図１９】図18の光伝送システムの動作を説明するための波形図である。
【図２０】従来の光パルス伝送システムの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図２１】図20に示した発光素子の注入電流対出力光パワー特性の一例を説明するための特性曲線図である。
【図２２】図20に示す従来の光パルス伝送システムで伝送されたパルスの波形を説明するための波形図である。
【図２３】従来の光伝送システムに使用されている光強度変調装置の一例を示す回路図である。
【図２４】固定識別レベルで２値信号を識別した場合のデータ及びタイミングの誤りを説明するためのタイミングチャートである。
【図２５】発光素子の発光遅延時間と光強度の関係を示す特性図である。
【図２６】オフセット光からの光強度変調を説明するための波形図である。
【図２７】AC結合方式による２値信号の識別動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２８】２値の電気信号の立上り及び立下がりエッジに応じた極性反転パルス対でこの信号を光伝送する方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図２９】従来の光伝送システムに使用されている光強度変調装置の他の例を示すブロック図である。
【図３０】図29に示す光強度変調装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pulse transmission system capable of converting electrical signal pulses into optical pulses and transmitting them at high speed.,this Equipment that usesAnd an optical pulse transmission method.
[0002]
[Prior art]
For example, a semiconductor device test apparatus (generally called an IC tester) for testing various semiconductor devices including a semiconductor integrated circuit (IC) is transported to test a semiconductor device, and based on the test result In many cases, a semiconductor device transfer processing apparatus (generally called a handler) for classifying tested semiconductor devices is connected. A semiconductor device test apparatus connected to a semiconductor device transfer processing apparatus (hereinafter referred to as a handler) has a test head for applying a test signal having a predetermined pattern to a semiconductor device under test (generally referred to as a DUT). It is separated from the main body of the test apparatus and arranged in the test section of the handler. The test head and the test apparatus main body are connected by an electric signal transmission line such as a cable. A test signal having a predetermined pattern is supplied from the test apparatus main body side to the test head side through the electric signal transmission line. A test signal is applied to the semiconductor device under test through a socket attached to the head. A response signal from the semiconductor device under test is transmitted from the test head side to the test apparatus main body side through the electric signal transmission path, and the electrical characteristics of the semiconductor device are measured.
In recent years, the speed of semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as ICs) has been increased, and the number of terminals (pins) derived from packages has increased. If an electric signal is transmitted through an electric signal transmission path, the following drawbacks occur.
[0003]
(1) An electric wire such as a cable has a limit in the frequency of an electric signal to be transmitted, and the signal waveform may be deteriorated when the signal frequency is increased. This limits the signal transmission speed and makes it difficult to test high-speed ICs.
(2) If the number of cables is increased with the increase in the number of IC terminals, the cable bundle between the test equipment body and the test head becomes thicker and heavier with the current cable thickness, making it extremely difficult to handle. .
In order to solve the above-mentioned problems, recently, an optical transmission line such as an optical fiber that is superior in the transmission speed and frequency characteristics of a signal as described above and that is thin and lightweight as a transmission medium. Optical transmission schemes that can use are beginning to be adopted. Next, a general optical transmission system will be described.
[0004]
When a binary digital signal (optical pulse) is generated by modulating light, a light intensity modulation method is adopted in which the intensity of light is changed by an information signal (modulated signal) in most cases due to the simplicity of the modulation technique. Yes. Usually, the transmitting side has a laser diode that can modulate the intensity of light at high speed as a light emitting element, the receiving side has a photodiode with a high response speed, and uses an optical fiber as a transmission medium. The optical pulse output from the laser diode on the side is transmitted to the receiving side through the optical fiber, and the optical pulse transmitted by the photodiode is converted into an electrical signal.
Figure20FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an example of an optical transmission system using a conventional optical transmission line. This optical transmission system includes an optical pulse transmitter 101, an optical pulse receiver 102, and an optical transmission path 109 such as an optical fiber that couples between the transmitter 101 and the receiver 102.
[0005]
The optical pulse transmission device 101 includes a main circuit 103 that outputs an electric pulse signal to be transmitted to the receiving device side, a drive circuit 104 having an input terminal connected to an output terminal 103A of the main circuit 103, and a drive circuit 104 A light emitting element 105 such as a semiconductor laser connected between the output terminal and the common conductor, and the light emitting element 105 emits light by an electric pulse signal supplied from the driving circuit 104 to generate an optical pulse, It is sent to the optical transmission line 109 via the optical connector 109A and transmitted to the optical pulse receiver 102.
The optical pulse receiver 102 includes a light receiving element 106 such as a photodiode, a detection circuit 107 having an input terminal connected to the light receiving element 106, and a main circuit 108 having an input terminal connected to the output terminal of the detection circuit 107. The optical pulse transmitted through the optical transmission path 109 is input to the light receiving element 106 through the optical connector 109B. The light receiving element 106 converts the received light pulse into an electric pulse signal and sends it to the detection circuit 107. The detection circuit (generally constituted by a current-voltage conversion amplifier) 107 takes out the supplied electric pulse signal and extracts the main circuit 108. Give to. The main circuit 108 executes various processes based on the input electric pulse signal.
[0006]
In general, a laser diode is used as the light-emitting element 105. However, as is well known, the laser diode has a drawback that the amount of light emission varies with a temperature change. Figuretwenty oneIndicates the laser diode injection current versus output optical power characteristics. Figuretwenty oneCurve A shows the characteristics of injected current versus output optical power at temperature T1 (° C.), and curve B shows the characteristics of injected current versus output optical power at temperature T2 (° C.) (T1 <T2).
Figuretwenty oneAs is clear from the above, the current value I leading to the light emission state I_ON1And I_ON2Varies depending on the ambient temperature. As a result, the drive current I having the same peak value in the drive circuit 104_DIf the light emitting element 105 is driven by thetwenty oneWhen the temperature is T1 (° C.), an OP1 light pulse is output, and when the temperature is T2 (° C.), an optical pulse OP2 is output.
Figuretwenty oneAs can be easily understood, conventionally, when the ambient temperature changes, the optical power of the optical pulse output from the light emitting element 105 changes. Therefore, when the optical pulse OP1 and the optical pulse OP2 are received by the optical pulse receiver 102,twenty twoAs shown in FIG. 5, there are deviations Δt1 and Δt2 in the timing of the optical pulse waveform that crosses the threshold voltage EC for detecting the reception of the optical pulse in accordance with the peak value of the received signal. That is, there is a problem that the temperature fluctuation becomes jitter and is transmitted to the receiving apparatus 102.
[0007]
As a practical example in which the generation of jitter is inconvenient, the case where the above-described optical transmission method is applied to, for example, a semiconductor device test apparatus can be cited. As described above, in the semiconductor device test apparatus, the test head equipped with the socket is configured separately from the test apparatus main body. The test head includes a driver that applies a test signal of a predetermined pattern to the semiconductor device under test, a comparator that receives a response output signal of the semiconductor device under test and makes a logical level determination, and performs an interface operation with the semiconductor device To do. A large number of signal transmission paths are provided between the test apparatus main body and the test head.
When an optical transmission line such as an optical fiber is used as the signal transmission line and a high-speed signal (optical pulse) can be transmitted, the optical transmission line 109 needs multiple channels. In this way, when a multi-channel optical signal transmission / reception system was constructed using a multi-channel optical transmission line, jitter was generated in the pulse transmitted due to temperature fluctuations, and the jitter amount varied for each channel. In some cases, a timing error occurs between optical signals transmitted through the transmission path of each channel, and the inconvenience that the test of the semiconductor device (IC) cannot be normally performed due to the occurrence of the timing error occurs. .
[0008]
An example of a light intensity modulation device used in the above optical transmission systemtwenty threeShown in This light intensity modulation device receives a signal voltage of a digital input signal (electric pulse signal) and a threshold voltage as input, compares the input side comparator 200, and turns on according to the comparison result of the input side comparator 200. A current switch circuit 201 for turning on / off, and a semiconductor laser 202 driven based on a current waveform generated by turning on / off the current switch circuit 201. The current switch circuit 201 includes a pair of transistors TR1 and TR2 whose emitters are commonly connected, and a pair of transistors 203 and 205 whose bases are commonly connected. The collectors of the pair of transistors TR1 and TR2 are connected to the corresponding terminals of the semiconductor laser 202, respectively, and the commonly connected emitter is connected to the collector of the transistor 203.
In the light intensity modulation device having the above configuration, the current controlled in advance by the transistor 203 when the right transistor TR2 in the diagram of the pair of emitter-connected transistors TR1 and TR2 constituting the current switch circuit 201 is on. Is injected into the semiconductor laser 202, and a light output of a level corresponding to the magnitude of this injected current is obtained from the semiconductor laser 202. The DC bias current required for driving the semiconductor laser 202 is controlled by the transistor 204 whose collector is connected to the current injection side terminal of the semiconductor laser 202.
[0009]
By generating a binary optical signal, that is, an optical pulse, using the optical intensity modulator, an optical transmission system that transmits an optical pulse at high speed can be realized. However, for example, in the semiconductor device test apparatus described above, a large number of pulses are mixed in the optical signal transmission path between the test apparatus main body and the test head, and in addition, a very high timing accuracy is required for optical modulation. Is done. Therefore, when the above-described optical transmission system is applied to a semiconductor device test apparatus, the following problems may occur.
(1) Since the light intensity is generally unstable (the fluctuation of the low frequency component is large),twenty fourAs shown on the lower side, when a binary optical signal is identified at a fixed identification level on the receiving side, an error as illustrated in data (0, 1) or timing occurs. Note that the upper waveform in FIG. 27 shows the electrical pulse signal to be transmitted on the transmission side.
(2) The rise time (light emission delay time) of a light emitting element such as a semiconductor laser varies depending on the temperature of the element and generally differs depending on the element.twenty fiveA difference as shown in FIG. This difference in the light emission delay time causes the timing error.
[0010]
As a method for solving the problem (1), temperature control is performed so as to keep the temperature of the light emitting element constant, or the output of the light emitting element is maintained at a constant level by monitoring the light intensity (the light intensity is stabilized). However, since the transmission module becomes expensive in any of the solutions, it can be realized in an apparatus that requires a large number of transmission lines, such as a semiconductor device test apparatus. There is a problem in terms of price. Furthermore, stabilization of light intensity is difficult to realize when transmitting light pulses at high speed.
As a method for solving the problem (2), a binary optical signal is not represented by light emission and extinction of a light emitting element.26As shown in FIG. 4, there is proposed a method in which a light emitting element is always driven to emit a certain level of light (offset light), and a binary optical signal is represented by a change in light intensity from the offset light. . In this case, since the light emitting element always emits light, it is difficult to cause an influence due to a temperature change and a difference in light emission delay time between the elements. However, since the difference in light intensity between the binary data “1” and “0” becomes small, the S / N decreases. In addition, since both data “1” and “0” of the binary signal are affected by the fluctuation of the light intensity, the solution of the problem (1) becomes more and more important.
[0011]
In a multi-channel transmission module used in a technical field that requires a large number of transmission lines, such as an ATM (Asynchronous Transfer Mode) switch, for example,27As shown below, a method is adopted in which only an appropriate AC component of an optical signal is extracted on the receiving side (AC coupling), and this binary signal is identified with an identification level of 0V. Figure27The waveform on the upper side of FIG. 4 shows an electric pulse signal to be transmitted on the transmission side.
According to this method, it is certainly possible to reduce timing and data errors relatively easily. However, if the ratio of the binary data “1” and “0” is shifted to one data value, the identification level is shifted to the shifted data value, resulting in an error in timing. In addition, DC data that has been fixed for a long time cannot be identified, and in addition, there is a disadvantage that even if any data value continues for a long time, it cannot be detected. .
[0012]
In other words, in the AC coupling method with the identification level set to 0 V, when the data value is left in a constant state (for example, no signal state), a low level fluctuation due to noise during that time is erroneously detected as a binary signal. Will be detected as one of the data values. Therefore, in order to prevent this, there is a drawback that the data value of the binary signal must always be changed. Therefore, for example, in the case of transmitting signals between the test apparatus main body and the test head in the semiconductor device test apparatus, signals of a large number of periods are mixed, and the data value of the binary signal becomes one value (0 or 1). It cannot be used for a case that is significantly offset, that is, a case where a DC component exists and timing accuracy is important.
[0013]
In addition, the figure28As shown in FIG. 2, the rising and falling edges of the binary electric signal are detected, and the pulse signal corresponding to the detection of each edge is followed by the generation of the pulse signal with the polarity reversed, that is, when the rising edge is detected. A negative pulse signal with reversed polarity is generated following the positive polarity pulse signal to form a pulse pair with reversed polarity, and a positive pulse signal with reversed polarity is detected following the negative polarity pulse signal when a falling edge is detected. A method has also been proposed in which a pair of pulses is generated that are inverted in polarity, and a semiconductor laser is driven based on these polarity inversion pulse pairs to generate optical pulse pairs in which polarities are inverted in the same manner and transmitted to the receiving side. ing.
According to this method, the transmitted optical pulse pair is an optical signal that indicates the individual timing of the rise and fall of the binary electrical signal to be transmitted. By receiving light, the timing of rising and falling can be identified, and the original binary electric signal can be reproduced. Therefore, for example, in the case of transmitting signals between the test apparatus main body and the test head in the semiconductor device test apparatus, signals of a large number of periods are mixed, and the data value of the binary signal becomes one value (0 or 1). It can also be successfully applied to cases that are significantly offset.
In other words, since the receiving side only receives optical pulse pairs whose polarities are inverted as timing signals related to rising and falling, the identification level is shifted to the side where the data value is shifted and a timing error occurs or the data value This error will never occur. It is also possible to accurately identify DC data values that are fixed for a long time.
[0014]
As described above, an example of a conventional driving circuit for detecting a rising edge and a falling edge of a binary electric signal, generating a polarity inversion pulse pair corresponding to detection of each edge, and driving a semiconductor laser is illustrated.29Shown in
The drive circuit includes an OR circuit 300 to which a binary electric signal to be transmitted is input to one input terminal, and a first inverting circuit (inverter) that inverts the polarity of the binary electric signal to be transmitted. ) 301 and a first delay circuit 302 that delays the output signal from the inverting circuit 301 by a predetermined time and supplies the delayed signal to the other input terminal of the OR circuit 300 and one input terminal of the AND circuit 303, respectively. And a second inversion circuit (inverter) 304 that inverts the polarity of the output signal from the delay circuit 302, and delays the output signal of the inversion circuit 304 by a predetermined time and supplies it to the other input terminal of the AND circuit 303. And a second delay circuit 305. The output signals of the OR circuit 300 and the AND circuit 303 are supplied to the semiconductor laser 312 with their polarities inverted.
[0015]
According to the drive circuit configured as described above,30As shown in FIG. 4, a positive logic pulse waveform (d) and a negative logic pulse waveform (e) are generated from the rising and falling edges (a) to (c) of the input binary electric signal. It can be easily understood that the polarity inversion pulse pair (f) in which the polarities are inverted by adding the pulse waveforms is generated. The semiconductor laser 312 is driven based on this polarity inversion pulse pair (f).19As a result, a pair of optical pulses whose polarities are inverted with each other as shown in the lower stage is generated.
However, the polarity inversion pulse pair is obtained by adding the positive logic pulse waveform (d) and the negative logic pulse waveform (e) generated from the rising and falling edges (a) to (c) of the binary input electric signal. When generating (f), the polarity inversion part of the polarity inversion pulse pair becomes a joint between two pulse waveforms of a positive logic pulse waveform (d) and a negative logic pulse waveform (e). For this reason, in the conventional drive circuit described above, the polarity inversion part of the polarity inversion pulse pair that requires high accuracy may be a discontinuous edge, which may deteriorate the timing accuracy.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
A first object of the present invention is to provide an optical transmission system and an optical transmission method that overcome the above-mentioned problems of the prior art.
A second object of the present invention is to provide an optical transmission system and an optical transmission method capable of optically transmitting a signal with high timing accuracy and high-accuracy even with a signal having an indefinite period and having a DC component. It is to be.
A third object of the present invention is to provide a semiconductor device test apparatus to which the above optical transmission system or optical transmission method is applied.
A fourth object of the present invention is to provide an optical pulse signal transmission method in which jitter does not occur in a signal transmitted to a receiving side even if there is a temperature fluctuation.
A fifth object of the present invention is to provide an optical pulse detection method to which the optical pulse signal transmission method is applied.
A sixth object of the present invention is to provide a transmission waveform conversion method in which the polarity inversion part of a polarity inversion pulse pair whose polarities are inverted from each other does not become discontinuous edges.
[0017]
According to the first aspect of the present invention, the transmission side includes first and second edge detection means for detecting the rising edge and the falling edge of the signal waveform to be transmitted, and the first edge detection means. First transmission pulse generation means for generating a first transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are inverted with respect to each other at the rising edge detection timing, and falling edge detection by the second edge detection means Second transmission pulse generating means for generating a second transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are inverted with respect to each other at the timing, and a first light based on the first transmission pulse signal A first light intensity modulation means for generating an intensity modulation signal; a second light intensity modulation means for generating a second light intensity modulation signal based on the second transmission pulse signal; A first AC coupled receiving means for receiving the first light intensity modulation signal and obtaining a first reception signal from which only the AC component is extracted; and the second light intensity modulation. A second AC coupling receiving means for receiving a signal and obtaining a second received signal from which only the AC component is extracted; a first identifying means for identifying a rising timing from the first received signal; Second identifying means for identifying the falling timing from the two received signals, and signal reproduction for reproducing the rising edge and the falling edge relating to the waveform of the signal to be transmitted based on the identified rising timing and falling timing Means for providing an optical transmission system.
[0018]
The first identifying means identifies the timing at which the polarity of the first received signal is inverted as a rising timing, and the second identifying means is configured to fall the timing at which the polarity of the second received signal is inverted. Identify as timing.
Further, the first identification means determines the rising of the first reception signal based on a rising identification reference level that is a reference for rising timing identification and a rising identification start level that gives a start timing identifying operation start timing. The operation state is maintained for a certain time from the time when the rising identification start level is crossed, and the time when the first reception signal crosses the rising identification reference level during this operation state is identified as a rising timing, and the second The discriminating means determines whether the fall of the second received signal is based on a fall discriminating reference level that serves as a fall timing discriminating reference and a fall discriminating start level that gives a start timing discriminating operation start timing. The operation state is maintained for a certain time from the time when the falling detection start level is crossed. Identifying a time when the second reception signal during state crosses the falling identification reference level as falling timing.
[0019]
The signal reproducing means is composed of an asynchronous SR flip-flop circuit in which the rising timing identified by the first identifying means is a set signal and the falling timing identified by the second identifying means is a reset signal. Has been.
According to the second aspect of the present invention, on the transmitting side, the first and second edge detecting means for detecting the rising edge and the falling edge from the signal waveform to be transmitted, respectively, and the first edge detecting means First transmission pulse generation means for generating a first transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are inverted with respect to each other at the rising edge detection timing, and falling edge detection by the second edge detection means A second transmission pulse signal that generates a second transmission pulse signal composed of a pair of polarity-inverted pulses whose polarities are reversed with respect to each other, with the polarity being reversed with respect to the first transmission pulse signal with respect to timing. Pulse generation means, and light intensity modulation means for generating a light intensity modulation signal based on the first and second transmission pulse signals, and the light intensity modulation means on the receiving side. AC coupled receiving means for receiving a modulated signal and obtaining a received signal from which only the AC component is extracted, and from the received signal to the first and second transmission pulse signals based on the polarity inversion relationship Discriminating related signals, identifying means for identifying rising timing and falling timing, and reproducing rising and falling edges related to the waveform of the signal to be transmitted based on the rising timing and falling timing There is provided an optical transmission system comprising signal regeneration means for performing the above.
[0020]
The identification means includes a first identification circuit for identifying, as a rising timing, a timing at which a polarity of a signal related to the first transmission pulse signal in the received signal is inverted from a positive polarity to a negative polarity, and the received signal And a second identification circuit for identifying the timing at which the polarity of the signal related to the second transmission pulse signal is inverted from the negative polarity to the positive polarity as the falling timing.
Further, the rising timing is determined based on the identification reference level that is a reference for timing identification, the rising identification start level that provides the identification operation start timing of the rising timing, and the falling identification start level that provides the identification operation start timing of the falling timing. At the time of identification, when the rising edge of the received signal crosses the rising identification start level, the first identification unit is in an operating state for a certain period of time, and at the same time, the second identification unit is in an inoperable state. The time when the received signal crosses the identification reference level while the first identifying means is in operation is identified as the rising timing, and when the falling timing is identified, the falling of the received signal is the rising edge. When the lowering start level is crossed, the second discriminating means is in an operating state for a certain time. That at the same time, the first identification means is inoperable, identifying the time second identification means for the received signal in the operating state crosses the identification reference level as falling timing.
[0021]
The signal reproducing means is composed of an asynchronous SR flip-flop circuit that uses the rising timing and falling timing identified by the identifying means as a set signal and a reset signal, respectively.
According to a third aspect of the present invention, the claims 1 to6A test apparatus body that transmits the binary signal and a test head that receives the binary signal are connected to each other by an optical fiber, and the test apparatus body and the test head are provided. A semiconductor device test apparatus that performs optical transmission using the optical transmission system is provided.
According to the fourth aspect of the present invention, a rising edge and a falling edge of a signal waveform to be transmitted are detected, and a timing signal indicating a rising timing and a falling timing is detected from the detection timing of these edges as an optical transmission line. A transmitting step for transmitting the signal, and a timing signal transmitted on the optical transmission line, and a rising edge and a falling signal related to the signal waveform to be transmitted based on a rising timing and a falling timing of the received signal There is provided an optical transmission method having a reception step of reproducing an edge.
[0022]
According to the fifth aspect of the present invention, the first step of detecting the rising edge and the falling edge of the signal waveform to be transmitted, and the polarity inversion pulse pair whose polarities are reversed with respect to the rising edge detection timing as a boundary. A second step of generating a first transmission pulse signal consisting of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are reversed with respect to the falling edge detection timing as a boundary, A first light intensity modulation signal is generated based on the first transmission pulse signal, and a second light intensity modulation signal is generated based on the second transmission pulse signal. And a first step of receiving only the first and second light intensity modulation signals and taking out only their AC components. And a rising timing is identified from the first received signal, a falling timing is identified from the second received signal, and based on the identified rising timing and falling timing. And a fifth step of reproducing a rising edge and a falling edge related to the signal waveform to be transmitted.
[0023]
In the fifth step, the rising timing and the falling timing are identified with the timing at which the polarity of the first reception signal is inverted as the rising timing and the timing at which the polarity of the second reception signal is inverted as the falling timing. This is done by identifying.
When identifying the rise timing, the rise of the first received signal is based on the rise identification reference level that is a reference for the rise timing identification and the rise identification start level that gives the start timing discrimination operation start timing. When the first reception signal crosses the rising identification reference level within a certain time from the time when the rising identification start level crosses the rising identification reference level, the rising timing is identified as the rising timing. Based on a fall identification reference level that is a reference for timing identification and a fall identification start level that gives a start timing identification operation, the fall of the second received signal is set to the fall identification start level. The second received signal rises within a predetermined time from the time of crossing. Rising identifies the time of crossing the identification reference level as falling timing.
[0024]
According to the sixth aspect of the present invention, a first step of detecting a rising edge and a falling edge from a signal waveform to be transmitted, and a polarity inversion pulse pair whose polarities are reversed with respect to the rising edge detection timing as a boundary. And a polarity inversion in which the polarities are reversed with respect to the first transmission pulse signal with the falling edge detection timing as a boundary. A second step of generating a second transmission pulse signal composed of a pulse pair, a light intensity modulation signal is generated based on the first and second transmission pulse signals, and the modulation signal is transmitted to the optical transmission line; A third step of transmitting the light intensity modulation signal, a fourth step of obtaining a reception signal from which only the AC component is extracted, and the pole from the reception signal. The signals related to the first and second transmission pulse signals are distinguished based on the inversion relationship, the rising timing and the falling timing are identified, and the transmission is performed based on the identified rising timing and falling timing. And a fifth step of reproducing the rising and falling edges related to the signal waveform to be provided.
[0025]
The rising timing and the falling timing in the fifth step are identified as the rising timing when the polarity of the signal related to the first transmission pulse signal in the received signal is reversed from positive polarity to negative polarity, The timing at which the polarity of the signal related to the second transmission pulse signal in the received signal is inverted from the negative polarity to the positive polarity is identified as the falling timing.
Further, the rising timing is determined based on the identification reference level that is a reference for timing identification, the rising identification start level that provides the identification operation start timing of the rising timing, and the falling identification start level that provides the identification operation start timing of the falling timing. In the case of identification, the rise timing is identified for a certain time from the time when the rise of the received signal crosses the rise identification start level, and at the same time, the fall timing is not identified, When the received signal crosses the identification reference level within this time is identified as the rising timing, and when the falling timing is identified, the time when the falling of the received signal crosses the falling identification start level Of falling timing for a certain time from And at the same time as is done, as identified in the rising timing is not performed, identifying the time when the received signal crosses the identification reference level in this time as the falling timing.
[0026]
According to the seventh aspect of the present invention, an electric pulse is applied to the light emitting element provided on the transmitting side, the light pulse is emitted from the light emitting element by the electric pulse, and the optical pulse is transmitted to the receiving side through the optical transmission path. In the optical pulse transmission method in which the light pulse is converted into an electric pulse by a light receiving element provided on the receiving side and the electric pulse is taken as a received signal, the electric pulse given to the light emitting element is positively centered on a DC bias current on the transmitting side. There is provided an optical pulse transmission method characterized in that a positive and negative symmetric waveform signal that changes negatively symmetrically and an average value of light on the optical transmission line is maintained at a constant value.
In the seventh aspect, the detection point of the positive / negative symmetrical waveform signal received on the receiving side is defined as the zero cross point that crosses the bias current value.
According to the eighth aspect of the present invention, an electric pulse is applied to the light emitting element provided on the transmitting side, the optical pulse is emitted from the light emitting element by the electric pulse, and the optical pulse is transmitted to the receiving side through the optical transmission line. In the optical pulse transmission method in which the light receiving element provided on the receiving side converts the electric pulse into an electric pulse and takes the electric pulse as a received signal, the electric pulse applied to the light emitting element is transmitted on the leading edge side and the trailing edge side on the transmitting side. It is characterized by a positive / negative symmetrical waveform signal that changes symmetrically between positive and negative with the DC bias current value as the center, and the average value of the light on the optical transmission line is maintained at a constant value even when a pulse with a long pulse width is transmitted. An optical pulse transmission method is provided.
[0027]
In the eighth aspect, the reception detection point on the reception side is defined by one of the zero cross points of the positive and negative symmetrical waveform signals generated on the front edge side and the rear edge side.
Further, a smoothing circuit for generating a DC voltage corresponding to the DC bias current value is provided on the receiving side, and the DC voltage generated by the smoothing circuit is supplied as a reference voltage for a voltage comparator having hysteresis characteristics. Change in potential that exceeds the hysteresis width of the hysteresis characteristic centered on voltage is detected as a received signal and output from the voltage comparator..
[0028]
ThisIn this invention, a bias current that is constant even when there is no signal and has a value larger than a threshold value that gives the light emission start point of the light emitting element is applied to the light emitting element, and the light emitting element emits light with a constant light emission amount. At the same time, a pulse having a polarity opposite to the polarity of the pulse to be sent is added to generate a positive / negative symmetric waveform signal that swings symmetrically in the positive and negative directions around the bias current, and the light emitting element is activated by the positive / negative symmetric waveform signal. An optical pulse transmission method for driving is proposed.
Furthermore, the present invention also proposes an optical pulse detection method that uses a voltage corresponding to a bias current sent from the transmission side as a signal detection threshold at the reception side.
Therefore, by adopting the optical pulse transmission method and the optical pulse detection method according to the present invention, even if the injection current of the light emitting element vs. the output optical power characteristic fluctuates due to temperature fluctuation on the transmission side, the bias current flowing through the light emitting element fluctuates. The fluctuation of the bias current is transmitted to the receiving side as a direct current component of light.
[0029]
On the receiving side, the direct current component of the transmitted light is regenerated as a bias voltage, and this bias voltage is applied as a reference voltage to a voltage comparator with hysteresis characteristics. Since the falling change point is detected, the detection point of the positive / negative symmetric waveform signal does not move in the time direction even if the bias voltage varies.
As a result, according to the present invention, a temperature change is given to the light emitting element on the transmission side, and the detection point of the pulse detected on the receiving side does not fluctuate even if the injection current vs. output optical power characteristics of the light emitting element fluctuate. That is, it is possible to prevent the occurrence of jitter. Therefore, by applying the present invention to an apparatus that transmits data using multiple channels, there is an advantage that timing error does not occur between signals in each channel, and data can be exchanged at correct timing.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a first embodiment of an optical signal transmission system according to the present invention. This optical signal transmission system is composed of a transmission side device T, a reception side device R, and an optical fiber 6 that connects the devices T and R.
The transmission side device T includes a rising edge detection circuit 1, a transmission pulse generation circuit 2, and a light intensity modulation circuit 3. The reception side device R includes an AC coupling reception circuit 4 and an identification circuit 5. Yes.
The signal transmitted in this optical signal transmission system is not binary data, but the rising edge of the waveform of the binary signal, that is, the amplitude value (level) at which the rising amplitude value (level) of the transmission signal is predetermined. This is a timing signal that indicates a point in time exceeding. In the embodiment shown in FIG. 1, in order to simplify the explanation, the configuration in which only the rising edge is transmitted is shown. However, in practice, as shown by the dotted line in the drawing, the waveform of the binary signal is shown. A similar circuit configuration for transmitting a falling edge is included, and two circuit configurations for transmitting a rising edge and a falling edge of a waveform are provided.
[0031]
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the various circuits shown in FIG. 1. As an example, a rising edge of the waveform (timing when the amplitude value of the rising edge exceeds 50%) is detected and transmitted. The waveform of the case is shown. The operation of each circuit will be specifically described below with reference to FIG.
The rising edge detection circuit 1 is usually composed of a logic circuit or the like, and detects a rising edge (timing) of a transmission waveform (referred to as a waveform of a signal to be transmitted) and generates a rising signal (a). is there.
Based on the rising timing of the rising signal (a) output from the rising edge detection circuit 1, the transmission pulse generating circuit 2 generates a negative polarity pulse signal whose polarity is inverted following the corresponding positive polarity pulse signal. Generated and generates a pulse pair whose polarities are reversed with respect to the rising timing, and outputs this as a transmission pulse signal (b).
[0032]
As the transmission pulse signal (b), it is necessary to use a signal whose shape and pulse width are sufficiently shorter than the minimum pulse interval of the waveform of the original transmission signal. In other words, the minimum pulse interval of the waveform of the original transmission signal is limited by the pulse width of the transmission pulse signal (b). This transmission pulse signal (b) is subjected to a certain delay when it is generated and becomes a pulse (e) delayed as shown by a dotted line in FIG. If so, it can be used as a timing signal without any problem on the receiving side.
The light intensity modulation circuit 3 is driven based on the transmission pulse signal (b) generated from the transmission pulse generation circuit 2 and emits light using a conventionally used modulation method for performing light intensity modulation on offset light. An element (not shown) is driven, and a pair of optical pulses whose polarities are inverted from each other is output as a light intensity signal (c) at a timing when the amplitude value of the rising edge of the transmission pulse signal waveform exceeds a predetermined value. This light intensity signal (c) is transmitted to the receiving-side apparatus R through the optical fiber 6.
[0033]
The AC coupling receiving circuit 4 is a circuit for detecting the received light intensity signal (c) by a conventionally used AC coupling method, and a signal such as the received signal (d) shown at the bottom of FIG. Detected. Here, since the received light intensity signal (c) is an optical pulse signal modulated based on the transmission pulse signal (b) whose polarities are inverted with respect to each other at the rising edge, a pulse of both polarities is always present. Therefore, the received signal (d) to be detected does not include many pulses shifted to one polarity.
The identification circuit 5 identifies a rising edge (timing exceeding a predetermined amplitude value) from the reception signal (d) detected by the AC coupling reception circuit 4. In this rise timing identification, an identification level L1 (see FIG. 2) that is a reference for timing identification and an identification that gives a timing for starting the identification operation set to a sufficiently low level so that noise and signals can be separated in advance. Based on the start level L2 (see FIG. 2), the following identification operation is performed.
[0034]
At the time A when the rising edge of the received signal (d) crosses the discrimination start level L2, the discrimination circuit 5 is instantaneously operated, and the time B when the discrimination level L1 is crossed within a certain delay time is discriminated. Occur. That is, the operation state of the identification circuit 5 is maintained for a time corresponding to the pulse width from the time A when the rising edge crosses the identification start level L2, and the time B when the received signal (d) crosses the identification level L1 is identified. And a timing pulse is generated. According to this discriminating operation, the discriminating circuit 5 does not operate when there is no pulse, so that a low level fluctuation due to noise is not mistakenly identified as a pulse.
Since it is obvious that the operation for identifying the falling edge from the received signal (d) can be performed in the same manner, the description thereof is omitted here.
[0035]
In the optical signal transmission system configured as described above, if the timing pulse (rising timing) generated from the identification circuit on the rising side is used as a set signal of an asynchronous RS (set-reset) flip-flop circuit, for example, the rising edge Furthermore, if a timing pulse (falling timing) similarly generated from the identification circuit on the falling side is used as a reset signal, the falling edge can be reproduced. Therefore, the original binary transmission signal waveform can be reproduced from these reproduced edges.
As described above, in the first embodiment, the rising and falling timings of the signal waveform to be transmitted are handled separately, and the transmission is made up of pulse pairs whose polarities are inverted with respect to each other based on each timing. The signal is converted into a pulse signal, and the intensity of the offset light is modulated based on this transmission pulse signal, and the polarity-reversed optical pulse pair is transmitted as a light intensity signal to the receiving side apparatus. Detects rising / falling discrimination timing by operating the discriminating circuit only when there is a pulse, and electrically reproduces the original transmission signal waveform from the obtained rise / fall timing signal Is configured to do.
[0036]
Therefore, for example, a large number of cycles are mixed, such as a signal transmitted between the test apparatus main body and the test head of the semiconductor device test apparatus, and the transmitted binary data value becomes one value (0 or 1). Even for signals that are significantly offset, by transmitting the rising and falling timings of the signal waveform separately, high-speed and high-precision optical transmission becomes possible.
Next, a specific circuit configuration for realizing the above-described optical signal transmission system will be described. However, the circuit configuration described below is an example of a circuit configuration that realizes the transmission system, and does not limit the configuration of the present invention.
[0037]
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a specific circuit configuration of the optical signal transmission system shown in FIG. The transmission side device T includes a first transmission circuit (rising edge transmission circuit) including a rising edge detection circuit 11a, a transmission pulse generation circuit 12a, and a bias-fixed LD drive circuit 13a, a falling edge detection circuit 11b, and a transmission pulse. A second transmission circuit (falling edge transmission circuit) including a generation circuit 12b and a bias-fixed LD drive circuit 13b is provided, and is transmitted from the first transmission circuit to the reception-side apparatus R through an optical fiber. A first receiving circuit (rising edge receiving circuit) comprising an AC coupling receiving circuit 14a for receiving an optical signal, and an identification circuit 15a for detecting the rising timing from the AC component of the received signal output from the AC coupling receiving circuit 14a; An AC coupled receiver circuit 14b for receiving an optical signal transmitted from the second transmitter circuit via the optical fiber, and a falling timing from the AC component of the received signal output from the AC coupled receiver circuit 14b. A second receiving circuit (falling edge receiving circuit) comprising an identification circuit 15b for detecting a signal and an asynchronous RS flip-flop 16 having the output of the identification circuit 15a as a set signal and the output of the identification circuit 15b as a reset signal. Is provided.
[0038]
The rising and falling edge detection circuits 11a and 11b, the transmission pulse generation circuits 12a and 12b, and the AC coupling reception circuits 14a and 14b have the same circuit configuration as the corresponding circuit shown in FIG. Since the operation is performed, the description thereof is omitted here.
The transmission-side bias-fixed LD driving circuits 13a and 13b are circuits for driving a laser diode (not shown) as a light emitting element, and the rising and falling timings generated by the transmission pulse generating circuits 12a and 12b are bounded. Then, the laser diode is driven using a pulse pair whose polarities are inverted to each other as a drive signal, and a light intensity modulation signal is generated. When generating a light intensity modulation signal using the bias-fixed LD drive circuits 13a and 13b, a bias current is applied to the laser diode in advance so that the laser diode always emits light (offset light). A conventional method is used in which a corresponding modulation is added to the drive current of the laser diode.
[0039]
The identification circuit 15a includes a timing identification comparator 150a, a comparator 151a for determining whether or not to operate the comparator 150a, a delay adjustment circuit 152a, and delay / time constant adjustment circuits 153a and 154a. . Similarly, the identification circuit 15b includes a timing identification comparator 150b, a comparator 151b for determining whether or not to operate the comparator 150b, a delay adjustment circuit 152b, and delay / time constant adjustment circuits 153b and 154b. Has been. Since both the identification circuits 15a and 15b have the same circuit configuration, only the configuration of the identification circuit 15a will be described below, and the description of the identification circuit 15b will be omitted.
In the identification circuit 15a, the output of the AC coupling receiving circuit 14a is branched, one of which is supplied to one input terminal of the comparator 151a and the other is supplied to one input terminal of the comparator 150a via the delay adjustment circuit 152a. Is done. An identification start reference voltage is input to the other input terminal of the comparator 151a, and whether or not to operate the comparator 150a by comparing this identification start reference voltage with the input voltage from the AC coupling receiving circuit 14a. To decide. The output of the comparator 151a is input to the enable signal input terminal of the comparator 150a via the delay / time constant adjusting circuit 153a so that the operation of the comparator 150a can be controlled.
The other input terminal of the comparator 150a is grounded, and the rising timing is determined by comparing the ground potential with the input voltage supplied from the AC coupling receiving circuit 14a via the delay adjustment circuit 152a. The output of the comparator 150a is input to the S (set) terminal of the asynchronous RS flip-flop 16 via the delay / time constant adjusting circuit 154a. Although not described here, the output of the comparator 150b of the identification circuit 15b is input to the R (reset) terminal of the asynchronous RS flip-flop 16 via the delay / time constant adjustment circuit 154b.
[0040]
Next, the operation of the optical signal transmission system having the circuit configuration shown in FIG. 3 will be described. When a binary digital signal waveform (transmission signal waveform) is input to the rising and falling edge detection circuits 11a and 11b, the rising edge detection circuit 11a detects the rising edge of the input transmission signal waveform, and falls. The detection circuit 11b detects the falling edge of the input transmission signal waveform.
The rising edge of the transmission signal waveform detected by the rising edge detection circuit 11a is supplied to the transmission pulse generation circuit 12a. The transmission pulse generation circuit 12a inverts the polarity with respect to each other at the timing of the input rising edge. Generated pulse pairs. Similarly, the transmission pulse generation circuit 12b generates pulse pairs whose polarities are inverted with respect to the timing of the input falling edge.
The bias-fixed LD driving circuit 13a drives the laser diode using the polarity inversion pulse pair supplied from the transmission pulse generating circuit 12a as a driving signal. As a result, modulation according to the drive signal is added to the drive current of the laser diode, and a light intensity modulation signal is generated from the laser diode. Similarly, the fixed bias LD drive circuit 13b drives the laser diode using the polarity inversion pulse pair supplied from the transmission pulse generation circuit 12b as a drive signal, and generates a light intensity modulation signal from the laser diode.
[0041]
The light intensity modulation signals generated by driving the corresponding laser diodes by the bias-fixed LD driving circuits 13a and 13b are respectively transmitted to the transmitting side devices via the optical fibers, and are respectively received by the corresponding AC coupling receiving circuits 14a and 14b. Received.
When receiving the light intensity modulation signal, each AC coupling receiving circuit 14a and 14b converts only the AC component of the received light intensity modulation signal into an electric signal. As a result, the original polarity inversion pulse pair is generated and output as a reception signal. The reception signals output from the AC coupling reception circuits 14a and 14b are input to the identification circuits 15a and 15b.
The received signal input to the identification circuit 15a is first input to the comparator 151a. The comparator 151a compares the input received signal voltage with the identification start reference voltage to detect that a pulse has been input and outputs a pulse signal. This pulse-like output signal is processed into a signal having a sufficient pulse width by the delay / time constant adjusting circuit 153a and input to the enable signal input terminal of the comparator 150a. When the enable signal is input, the comparator 150a starts operation, identifies the central part of the polarity-inverted pulse pair (received signal), that is, the timing at which the polarity is inverted, and the pulse-shaped signal indicating the identified timing. A signal (timing signal) is output.
[0042]
The identification circuit 15a includes a delay adjustment circuit 152a and a delay / time constant adjustment circuit so that the comparator 151a operates faster than the polarity inversion pulse pair (received signal) reaches one input terminal of the comparator 150a. 153a adjusts the delay time of the input path of the polarity inversion pulse pair (received signal) to the comparators 150a and 151a.
The timing signal output from the comparator 150a is processed into a signal having a sufficient pulse width by the delay / time constant adjusting circuit 154a, and then input to the S (set) terminal of the asynchronous RS flip-flop 16.
[0043]
Similarly to the above, when a reception signal is input to the identification circuit 15b, this reception signal is input to the comparator 151b. The comparator 151b compares the input received signal voltage with the identification start reference voltage to detect that a pulse has been input, and outputs a pulse signal. This pulse-like output signal is processed into a signal having a sufficient pulse width by the delay / time constant adjusting circuit 153b and input to the enable signal input terminal of the comparator 150b. When the enable signal is input, the comparator 150b starts operation, identifies the central part of the polarity-inverted pulse pair (received signal), that is, the timing at which the polarity is inverted, and the pulse-shaped signal indicating the identified timing. A signal (timing signal) is output.
The identification circuit 15b includes a delay adjustment circuit 152b and a delay / time constant adjustment circuit so that the comparator 151b operates faster than the polarity inversion pulse pair (received signal) reaches one input terminal of the comparator 150b. 153b adjusts the delay time of the input path of the polarity inversion pulse pair (received signal) to the comparators 150b and 151b.
The timing signal output from the comparator 150b is processed into a signal having a sufficient pulse width by the delay / time constant adjusting circuit 154b, and then input to the R (reset) terminal of the asynchronous RS flip-flop 16.
[0044]
When the set signal and the reset signal are input from the identification circuits 15a and 15b to the asynchronous RS flip-flop 16 as described above, the asynchronous RS flip-flop 16 rises to the logic “1” by the input of the set signal, thereby The rising edge of the original transmission signal waveform is reproduced and falls to logic “0” by the input of the reset signal, thereby reproducing the falling edge of the original transmission signal waveform. In this circuit, an unnecessary time difference generated between two transmission / processing paths for rising timing transmission and falling timing transmission is compensated by delay / time constant adjusting circuits 154a and 154b. The transmission signal waveform reproduced at 16 is a binary signal having the same polarity and timing as before transmission.
The circuit configuration of the optical signal transmission system described above can also be applied to a semiconductor device test apparatus. Next, a semiconductor device test apparatus to which the optical signal transmission system having the above circuit configuration is applied will be specifically described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, a transmission comprising rising and falling edge detection circuits 11a and 11b (not shown), transmission pulse generation circuits 12a and 12b, and bias-fixed LD drive circuits 13a and 13b on the test apparatus main body side. Is provided on the test head side, and a receiving unit comprising AC coupled receiving circuits 14a and 14b, identification circuits 15a and 15b, and asynchronous RS flip-flop 16 is used, and an optical fiber is used between the transmitting unit and the receiving unit. Connect.
[0045]
According to this configuration, a large number of cycles are transmitted between the test apparatus main body and the test head of the semiconductor device test apparatus, and the transmitted binary data is remarkably set to one value (0 or 1). The offset signal is transmitted after being converted into a transmission pulse signal composed of a polarity inversion pulse pair indicating the timing at which only the rising edge and the falling edge of the signal waveform cross a predetermined amplitude value (level) in the transmitter. Since the receiving unit electrically reproduces the original transmission signal waveform from the identified rise and fall timings, signal reproduction can be performed without causing polarity and timing errors.
In the semiconductor device test apparatus, since the binary signal generated in the test apparatus main body is divided into a rising edge and a falling edge, as shown in FIG. The falling edge detection circuits 11a and 11b can be omitted, and the cost can be reduced.
[0046]
In the optical signal transmission system according to the first embodiment described above, the polarity reversal pulse pair indicating the timing at which the rising edge and the falling edge of the transmission signal waveform cross a predetermined amplitude value (level) is described above, and It is not limited to what is illustrated. For example, as the rising timing pulse pair and the falling timing pulse pair, those having polarities as shown in FIGS. 5A to 5D can be used. FIG. 5A is the same as the polarity inversion pulse pair used in the first embodiment.
In the optical signal transmission system of the first embodiment described above, the rising and falling timings of the signal waveform desired to be transmitted are handled separately, and two transmission paths for transmitting the polarity inversion pulse pairs indicating the respective timings are provided. However, if each of the polarity inversion pulse pairs indicating the rise timing and the fall timing can be distinguished from each other as a pulse pair in which the polarities are inversion as shown in FIGS. The transmission path between the reception side and the reception side can be made one.
[0047]
Hereinafter, an optical signal transmission system according to a second embodiment of the present invention in which a single transmission path is provided between the transmission side and the reception side will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical signal transmission system having a single transmission path according to the second embodiment of the present invention. The optical signal transmission system of this embodiment includes rising and falling edge detection circuits 21a and 21b, transmission pulse generation circuits 22a and 22b, and a light intensity modulation circuit 23 in a transmission side device T, and a reception side device R. Are provided with an AC coupling receiving circuit 24 and identification circuits 25a and 25b. The transmission side device T and the reception side device R are connected by a single optical fiber 26.
The optical signal transmission system having the above-described configuration is the same as that in the first embodiment except that the generation operation of the polarity inversion pulse pair in the transmission pulse generation circuits 22a and 22b is different from the detection operation of the rising and falling timings in the identification circuits 25a and 25b. The operation is basically the same as that of the system of the embodiment.
[0048]
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of the optical signal transmission system shown in FIG. Next, the operation of each circuit will be specifically described with reference to FIG.
The transmission pulse generating circuits 22a and 22b are pulse pairs whose polarities are reversed with respect to each other at the timing of the rising signal (a) and the falling signal (b) detected by the rising and falling edge detection circuits 21a and 21b. The following transmission pulse signals (c) and (d) are generated. In this embodiment, the transmission pulse signal (c) generated in the transmission pulse generation circuit 22a and the transmission pulse signal (d) generated in the transmission pulse generation circuit 22b are in a relationship in which the polarities are inverted. It is possible to distinguish which indicates the rise timing and which indicates the fall timing.
[0049]
These transmission pulse signals have a shape and pulse width that are independent of the original transmission signal waveform, are fixed, have a pulse width that is sufficiently shorter than the minimum pulse interval of the original transmission signal waveform, and are The transmission signal waveforms are not overlapped with each other with respect to the minimum pulse width. In other words, the width of each transmission pulse signal limits the minimum pulse interval and the minimum pulse width of a signal waveform that can be transmitted.
The light intensity modulation circuit 23 and the AC coupling receiving circuit 24 have the same configuration as that shown in FIG. 1, but in this embodiment, the light intensity modulation circuit 23 is supplied from the transmission pulse generation circuits 22a and 22b. Each transmission pulse signal is input, and based on these inputs, a polarity-inverted optical pulse pair (light intensity signal (e)) is output, while the AC coupling receiving circuit 4 receives the transmitted light intensity signal. The reception signal (f) is output.
The identifying circuit 25a identifies the rising timing from the received signal (f) detected by the AC coupling receiving circuit 4, and the identifying circuit 25b identifies the rising timing from the received signal (f). In these identification circuits 25a and 25b, an identification level L1 which is a reference for timing identification, and a rising identification start level L2 and a falling identification start level L3 which are set to a sufficiently low amplitude, although noise and a signal can be separated. Based on the above, the following identification operation is performed.
[0050]
When identifying the rising timing, the identification circuit 25a is instantaneously operated at the time A when the rising edge of the received signal (f) crosses the identification start level L2, and at the same time, the identification circuit 25b is instantaneously disabled. The time B when the waveform of the received signal (f) crosses the identification level L1 within a certain delay time is identified by the identification circuit 25a, and a timing pulse is generated at this time B.
When identifying the falling timing, the identification circuit 25b is operated instantaneously at the time C when the falling edge of the received signal (f) crosses the identification start level L3, and at the same time, the identification circuit 25a is operated instantaneously. The timing D is discriminated by the discriminating circuit 25b and the time D when the waveform of the received signal (f) crosses the discriminating level L1 within a certain delay time is discriminated.
[0051]
According to the identification operation, the identification circuit 25b is in an inoperable state for a certain period from the time point A when the rising edge of the reception signal (f) crosses the identification start level L2, so that the identification signal 25f receives the reception signal (f). After the waveform B of the received signal (f) has crossed the identification level L1, the identification circuit 25b further does not erroneously identify the time C 'when the waveform of the received signal (f) crosses the identification level L3.
Similarly, since the discriminating circuit 25a is in an inoperable state within a predetermined time from the time point C when the falling edge of the received signal (f) crosses the discrimination start level L3, the waveform of the received signal (f) is changed by the discriminating circuit 25b. After identifying the time point D across the identification level L3, the identification circuit 25a further does not erroneously identify the time point A 'when the waveform of the received signal (f) crosses the identification level L1.
[0052]
It should be noted that, as long as there is no pulse (alternating current component) in the received signal (f), each of the identification circuits 25a and 25b is not in an operating state, so that a low level fluctuation due to noise is erroneously identified as a pulse. There is nothing wrong.
In the optical signal transmission system configured as described above, if the timing pulse generated from the identification circuit 25a (rising timing) is used as a set signal of an asynchronous RS flip-flop circuit, for example, the rising edge can be reproduced, Furthermore, if the timing pulse (falling timing) obtained in the same way from the falling-side identification circuit 25b is used as the reset signal of the asynchronous RS flip-flop circuit, the falling edge can be reproduced, and thus the original Binary transmission signal deformation can be reproduced.
[0053]
Next, a specific circuit configuration for realizing the optical signal transmission system of the second embodiment will be described. However, the circuit configuration described below is an example of a circuit configuration that realizes the transmission system, and does not limit the configuration of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a specific circuit configuration of the optical signal transmission system shown in FIG. In this specific example, rising and falling edge detection circuits 31a and 31b for detecting rising edges and falling edges of a transmission signal waveform, and output signals from these edge detection circuits 31a and 31b are input to the transmission side. A generation circuit 32a and 32b, and a bias-fixed LD drive circuit 33 that uses both output signals of the transmission pulse generation circuits 32a and 32b as drive signals are provided.
On the receiving side, the AC coupling receiving circuit 34, the identification circuits 35a and 35b that receive the output of the AC coupling receiving circuit 34, respectively, the output signal of the identification circuit 35a as a set signal, and the output signal of the identification circuit 35b as a reset signal Asynchronous RS flip-flop 36 is provided, and the transmission side and the reception side are connected by an optical fiber.
[0054]
The rising and falling edge detection circuits 31a and 31b, the transmission pulse generation circuits 32a and 32b, and the AC coupling receiving circuit 34 have the same circuit configuration as that shown in FIG. 6 and perform the same operation. These descriptions are omitted here.
The bias-fixed LD drive circuit 33 is a circuit for driving a laser diode (not shown) as a light emitting element, and the polarities are inverted with respect to each other at the rise and fall timings generated by the transmission pulse generation circuits 32a and 32b. The laser diode is driven using the pulse pair as a drive signal to generate a light intensity modulation signal. When the light intensity modulation signal is generated by the bias fixed LD drive circuit 33, a bias current is applied to the laser diode in advance to keep the laser diode always emitting light, and the modulation current corresponding to the drive signal is applied to the laser. Conventional techniques such as adding to the drive current of the diode are used.
[0055]
The identification circuit 35a includes a timing identification comparator 350a, a comparator 351a for determining whether or not to operate the comparator 350a, a delay adjustment circuit 352a, and delay / time constant adjustment circuits 353a, 354a, and 355a. ing. Similarly, the identification circuit 35b includes a timing identification comparator 350b, a comparator 351b for determining whether or not to operate the comparator 350b, a delay adjustment circuit 352b, and delay / time constant adjustment circuits 353b, 354b, 355b. It is composed of
In the identification circuit 35a, the output of the AC coupling receiving circuit 34 is branched into two, one of which is connected to one input terminal of the comparator 351a and the other is connected to one input terminal of the comparator 350a via the delay adjustment circuit 352a. Supplied respectively. A rising identification start reference voltage is input to the other input terminal of the comparator 351a. By comparing this identification start reference voltage with the input voltage from the AC coupling receiving circuit 34, the comparator 351a is compared with the comparator 350a. It is determined whether or not to operate.
[0056]
The output signal of the comparator 351a is input to the enable signal input terminal of the comparator 150a via the delay / time constant adjustment circuit 353a, and disabled from the comparator 351b via the delay / time constant adjustment circuit 354a. (Disable) is input to the signal input terminal so that the operations of the comparators 350a and 351b can be controlled.
The other input terminal of the comparator 350a is grounded, and the comparator 350a determines the rising timing by comparing the ground potential with the input signal voltage from the AC coupling receiving circuit 34. The output signal of the comparator 350a is input to the S (set) terminal of the asynchronous RS flip-flop 36 via the delay / time constant adjusting circuit 355a.
[0057]
Similarly, in the identification circuit 35b, the output of the AC coupling receiving circuit 34 is branched into two, one of which is one input terminal of the comparator 351b and the other is one input terminal of the comparator 350b via the delay adjustment circuit 352b. Supplied to each. A falling identification start reference voltage is input to the other input terminal of the comparator 351b. By comparing this identification start reference voltage with the input voltage from the AC coupling receiving circuit 34, the comparator 351b It is determined whether or not 350b is operated.
The output signal of the comparator 351b is input to the enable signal input terminal of the comparator 150b via the delay / time constant adjustment circuit 353b, and disabled from the comparator 351a via the delay / time constant adjustment circuit 354b. (Disable) is input to the signal input terminal so that the operations of the comparators 350b and 351a can be controlled.
The other input terminal of the comparator 350b is grounded, and the comparator 350b determines the fall timing by comparing the ground potential with the input signal voltage from the AC coupling receiving circuit 34. The output signal of the comparator 350b is input to the R (reset) terminal of the asynchronous RS flip-flop 36 via the delay / time constant adjusting circuit 355b.
[0058]
Next, the operation of the optical signal transmission system according to the second embodiment will be described. When a binary digital signal waveform (transmission signal waveform) is input to the rising and falling edge detection circuits 31a and 31b, the rising edge detection circuit 31a detects the rising edge of the input transmission signal waveform, and falls. The detection circuit 31b detects the falling edge of the input transmission signal waveform.
The rising edge of the transmission signal waveform detected by the rising edge detection circuit 31a is supplied to the transmission pulse generation circuit 32a. The transmission pulse generation circuit 32a has the polarities of each other at the timing of the supplied rising edge. A polarity inversion pulse pair to be inverted is generated. Similarly, the transmission pulse generation circuit 32b generates a polarity inversion pulse pair whose polarities are inverted with respect to each other at the timing of the supplied rising edge.
[0059]
The bias-fixed LD drive circuit 33 drives the laser diode using the polarity inversion pulse pair generated by the transmission pulse generation circuits 32a and 32b as a drive signal, and generates a light intensity modulation signal composed of the polarity inversion light pulse pair. This light intensity modulation signal is transmitted to the receiving side via the optical fiber and received by the AC coupling receiving circuit 34.
When receiving the light intensity modulation signal, the AC coupling receiving circuit 34 converts only the AC component of the received light intensity modulation signal into an electric signal. As a result, the original polarity inversion pulse pair is generated and output as a reception signal. The reception signal output from the AC coupling reception circuit 34 is branched into two, one input to the identification circuit 35a and the other input to the identification circuit 35b.
[0060]
The received signal input to the identification circuit 35a is first input to the comparator 351a. The comparator 351a detects that a pulse has been input by comparing the voltage of the input received signal with the rising identification start reference voltage, and outputs a pulse signal. This pulse-like output signal is split into two, one is processed by the delay / time constant adjustment circuit 353a and the other is processed by the delay / time constant adjustment circuit 354a into a signal of sufficient pulse width to enable the comparator 350a. The signal is input to the signal input terminal and the disable signal input terminal of the comparator 351b.
[0061]
When the enable signal is input, the comparator 350a starts operation, identifies the central part of the polarity-inverted pulse pair (received signal), that is, the timing at which the polarity is inverted, and the pulse-shaped signal indicating the identified timing. A signal (timing signal) is output. On the other hand, when the disable signal is input, the comparator 351b becomes inoperable for a certain period of time, and prevents the comparator 350b from malfunctioning during this inoperability.
The identification circuit 35a includes a delay adjustment circuit 352a and a delay / time constant adjustment circuit 353a so that the comparator 351a operates before the polarity inversion pulse pair (reception signal) reaches one input terminal of the comparator 350a. The delay time of the input lapse of the polarity inversion pulse pair (reception signal) to these comparators 350a and 351a is adjusted, and in addition, the comparator 351b before the arrival of the signal after the polarity inversion pulse pair reaches the comparator 351b The delay time of the path is adjusted by the delay / time constant adjustment circuit 354a so that the operation becomes impossible.
[0062]
The timing signal output from the comparator 350a is processed into a signal having a sufficient pulse width by the delay / time constant adjusting circuit 355a, and then input to the S (set) terminal of the asynchronous RS flip-flop 36.
Similarly to the above, when a reception signal is input to the identification circuit 35b, this reception signal is input to the comparator 351b. The comparator 351b detects that a pulse has been input by comparing the voltage of the input reception signal with the falling discrimination start reference voltage, and outputs a pulse signal. This pulse-like output signal is split into two, one is processed by the delay / time constant adjustment circuit 353b, and the other is processed by the delay / time constant adjustment circuit 354b to make a signal with a sufficient pulse width, enabling the comparator 350b. The signal is input to the signal input terminal and the disable signal input terminal of the comparator 351a.
[0063]
When the enable signal is input, the comparator 350b starts operation, identifies the central part of the polarity-inverted pulse pair (received signal), that is, the timing at which the polarity is inverted, and the pulse-shaped signal indicating the identified timing. A signal (timing signal) is output. On the other hand, when the disable signal is input, the comparator 351a becomes inoperable for a certain period of time, and prevents the comparator 350a from malfunctioning during this inoperability.
The identification circuit 35b includes a delay adjustment circuit 352ab and a delay / time constant adjustment circuit 353b so that the comparator 351b operates before the polarity inversion pulse pair (received signal) reaches one input terminal of the comparator 350b. And the delay time of the input path of the polarity inversion pulse pair (received signal) to the comparators 350b and 351b is adjusted, and in addition, before the signal after the polarity inversion pulse pair arrives, the comparator 351a The delay time of the path is adjusted by the delay / time constant adjustment circuit 354b so that the operation becomes impossible.
[0064]
The timing signal output from the comparator 350b is processed into a signal having a sufficient pulse width by the delay / time constant adjusting circuit 355b, and then input to the R (reset) terminal of the asynchronous RS flip-flop 36.
When the set signal and the reset signal are input from the identification circuits 35a and 35b to the asynchronous RS flip-flop 36 as described above, the asynchronous RS flip-flop 36 rises to logic “1” by the input of the set signal, The rising edge of the original transmission signal waveform is reproduced and falls to logic “0” by the input of the reset signal, thereby reproducing the falling edge of the original transmission signal waveform. In this circuit, an unnecessary time difference generated between two transmission / processing paths for rising timing transmission and falling timing transmission is compensated by delay / time constant adjusting circuits 355a and 355b. The transmission signal waveform reproduced at 36 is a binary signal having the same polarity and timing as before transmission.
[0065]
When the system of the second embodiment is applied to high-speed binary signal transmission, the comparator used in the case of an electrical transmission system is used for each comparator and other circuit elements. In addition, higher speed operation performance is required than the comparator and other circuit elements used in the first embodiment.
The circuit configuration of the optical signal transmission system of the second embodiment described above can be applied to a semiconductor device test apparatus. Next, a semiconductor device test apparatus to which the optical signal transmission system having the above circuit configuration is applied will be specifically described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, a transmitter comprising a rising and falling edge detection circuit 341 and 31b (not shown), a transmission pulse generation circuit 32a and 32b, and a bias-fixed LD drive circuit 33 is provided on the test apparatus main body side. Provided on the test head side is a receiving unit including an AC coupling receiving circuit 34, identification circuits 35a and 35b, and an asynchronous RS flip-flop 36, and the transmitting unit and the receiving unit are connected using an optical fiber.
[0066]
According to this configuration, a large number of cycles transmitted between the test apparatus main body of the semiconductor device test apparatus and the test head are mixed, and the transmitted binary data is remarkably set to one value (0 or 1). The offset signal is transmitted after being converted into a transmission pulse signal composed of a polarity inversion pulse pair indicating the timing at which only the rising edge and the falling edge of the signal waveform cross a predetermined amplitude value (level) in the transmitter. Since the receiving unit electrically reproduces the original transmission signal waveform from the identified rise and fall timings, signal reproduction can be performed without causing polarity and timing errors.
In the semiconductor device test apparatus, the binary signal generated in the test apparatus main body is divided into a rising edge and a falling edge. Therefore, as shown in FIG. The falling edge detection circuits 31a and 31b can be omitted, and the cost can be reduced..
[0067]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 shows a specific example of an optical pulse transmitting apparatus 101 that implements the optical signal transmission method according to the present invention. In this example, a light emitting element LD such as a laser diode is also used, and constant current circuits 110A, 110B, and 110C are connected to the light emitting element LD. The constant current circuits 110A and 110B are connected to the light emitting element LD through current switches 111A and 111B, respectively, and the constant current circuit 110C is directly connected to the light emitting element LD. Therefore, the current I flowing through the constant current circuit 110C is always supplied to the light emitting element LD._cIs injected.
[0068]
The current switches 111A and 111B are controlled to be turned on when H logic (logic high level) is applied as a control voltage, and are turned off when L logic (logic low) is applied. The control terminal of the current switch 111A is directly connected to the input terminal IN. The control terminal of the current switch 111B is connected to the input terminal IN through a series circuit including an inverter 112 and a delay element 113.
In the above configuration, a positive pulse P as shown in FIG. 11A is applied to the input terminal IN. The delay time Td of the delay element 113 and the pulse width Pw of the pulse P will be described here assuming that Pw = Td for convenience of explanation.
[0069]
When the pulse P is input to the input terminal IN, the current switch 111A is immediately controlled to be on as shown in FIG. 11B. The pulse P is inverted in polarity by the inverter 112 and supplied to the current switch 111B after being delayed by the delay element 113, so that the current switch 111B is controlled to be always on, and the rising timing of the input pulse P Thus, the pulse width Td is controlled to be turned off.
Therefore, the current injected into the light emitting element LD is the current I flowing through the constant current circuits 110B and 110C when there is no signal, as shown in FIG. 11D._bAnd I_cSum I_b+ I_cIs injected as a bias current, and the current I flowing through all the constant current circuits 110A to 110C during a period in which the pulse P is input to the input terminal IN_a, I_b, I_cSum I_a+ I_b+ I_cIs injected and the current switches 111A and 111B are both turned off at the timing after the fall of the pulse P. At this timing, the current I flowing through the constant current circuit 110C is controlled._cOnly injected.
[0070]
When the pulse input to the current switch 111B passes the pulse width Td, the current switch 111B is returned to the on state. Therefore, the current injected into the light emitting element LD is again I_b+ I_cReturn to the state.
Therefore, in the specific example shown in FIG. 10, the bias current injected into the light emitting element LD is I_b+ I_cAnd this bias current I_b+ I_cCurrent I that swings positively and negatively around_a+ I_b+ I_cAnd I_cIs injected into the light emitting element LD. The light emission intensity of the light emitting element LD has a waveform similar to the current waveform shown in FIG. 11D. Current I_cIs a threshold current I at which the light emitting element LD starts to emit light as shown in FIG._ONIt is assumed that the value is larger.
FIG. 12 shows a specific example of the detection circuit 107 provided in the receiving apparatus 102. In this example, the detection circuit 107 is configured by a current-voltage conversion circuit 107A that converts a light reception current signal output from the light receiving element PD into a voltage signal, a smoothing circuit 107B, and a voltage comparator 107C having hysteresis. Show the case.
[0071]
The current-voltage conversion circuit 107A can be constituted by an operational amplifier A and a feedback resistor R. The smoothing circuit 107B can be constituted by a time constant circuit having a time constant sufficiently larger than the pulse width Pw of the transmitted pulse P. A reference voltage corresponding to the bias value sent from the transmission side is given to the non-inverting input terminal of the voltage comparator 107C through the smoothing circuit 107B. Further, the output signal of the current-voltage conversion circuit 107A is inputted as it is to the inverting input terminal of the voltage comparator 107C.
With this configuration, the bias current I always sent from the transmission side is supplied to the smoothing circuit 107B._b+ I_cA reference voltage corresponding to is given. Therefore, the voltage comparator 107C sets either the H logic or the L logic to the output terminal 107D depending on whether the voltage applied to the inverting input terminal is higher or lower than the reference voltage based on the reference voltage applied to the non-inverting input terminal. Output. In addition, since the voltage comparator 107C has a hysteresis characteristic between the two input terminals, even if the voltages of both input terminals are equal to the reference voltage, the non-inverting input terminal is more than the inverting input terminal in the past. The output terminal 107D is held at the L logic when it returns to the same reference voltage from the negative side, and is held at the H logic when it returns to the same reference voltage from the positive side. Is done.
[0072]
Here, the light receiving current I shown in FIG._PIs received, the current-voltage conversion circuit 107A generates a bias voltage V shown in FIG._BAnd pulse waveform V_PIs output. Smoothing circuit 107B has pulse waveform V_PEven if is input, this pulse waveform V_PSmooth the bias voltage V_BIs continuously supplied to the non-inverting input terminal of the voltage comparator 107C. Therefore, the pulse waveform V_PIs input to the inverting input terminal of the voltage comparator 107C, and when the voltage exceeds the hysteresis width on the positive side, the output terminal 107D of the voltage comparator 107C outputs H logic as shown in FIG. 13C.
Inverted input terminal pulse waveform V_PIs the bias voltage V_BAnd the output terminal 107D of the voltage comparator 107C becomes L logic. Therefore, the output terminal 107D of the voltage comparator 107C has a pulse P shown in FIG._VIs output. This pulse P_VIs the photocurrent signal I_PBias current I_b+ I_cWill rise, the rise timing is the pulse waveform V of the inverting input terminal of the voltage comparator 107C._PIs determined by whether or not exceeds the hysteresis width on the positive side._PIs the bias current I_b+ I_cValue (bias voltage V_BIs the same even if it fluctuates. As a result, the detection timing of the transmitted pulse signal does not change even if the injection current vs. output optical power characteristics of the light emitting element LD fluctuate due to temperature changes on the transmission side. Therefore, a signal without jitter can be received / received. The pulse waveform V output from the current-voltage conversion circuit 107A_PThe zero-crossing point that swings from positive to negative (or negative to positive) in the waveform is the fastest bias voltage V_BThe part that crosses. Accordingly, it is considered that the timing detection point is the position with the least fluctuation in the time axis direction. As a result, the pulse waveform V that actually corresponds to this zero cross point, that is, the voltage comparator 107C outputs_PThe trailing edge position TO is used as a signal detection point.
[0073]
FIG. 14 shows another specific example of an apparatus for transmitting an optical pulse. In this example, in addition to the function of emitting an optical pulse that swings positively and negatively around the bias value as in the example of FIG. 10, the function of aligning the pulse width of an input pulse with an optical pulse having a constant pulse width (generally, This shows a case where the circuit configuration is provided with a pulsar).
The electric pulse P input to the input terminal IN is directly supplied to one input terminal of a NOR gate 114 and also supplied to the other input terminal through a series circuit including an inverter 112 and a delay element 113. Further, an electric pulse P is supplied to one input terminal of a NAND gate 115 through a series circuit including an inverter 112 and a delay element 113, and a signal delayed by the inverter 116 and the delay element 117 is input to the other input of the NAND gate 115. Supply to the terminal. The output signal of the NOR gate 114 is provided as a control signal to the current switch 111A, and the output signal of the NAND gate 115 is provided as a control signal of the current switch 111B.
[0074]
Here, the operation will be described below with reference to FIG. 15, assuming that the pulse width Pw of the pulse P inputted to the input terminal IN is Pw> Td longer than the delay time Td of the delay elements 113 and 117.
FIG. 15A shows the pulse P input to the input terminal IN. FIG. 15B shows a pulse P supplied to one input terminal of the NOR gate 114 and the NAND gate 115 through the inverter 112 and the delay element 113._BThe waveform is shown. The output of the NOR gate 114 has a pulse P shown in FIG._DIs input and this pulse P_DThe current switch 111A is controlled to be in the ON state while the signal is rising to H logic. The time during which the current switch 111A is controlled to be on is defined as a time equal to the delay time Td of the delay element 113.
[0075]
FIG. 15C shows this pulse P supplied to the other input terminal of the NAND gate 115 through the inverter 116 and the delay element 117._CThe waveform is shown. This NAND gate 115 has a pulse P shown in FIG._BAnd pulse P shown in Figure 15C_CIs supplied to the output of the pulse P shown in FIG._EIs output. That is, the NAND gate 115 always outputs H logic, and the current switch 111B is controlled to be always on. Pulse P_EIs output as a pulse signal with a polarity falling to the L logic, the current switch 111B has a pulse P_EIs controlled to be in an OFF state only during a period when the signal falls to the L logic.
As a result, as shown in FIG._b+ I_cWith the current switch 111A on._a+ I_b+ I_cFlows and current switches 111A and 111B are both off and I_cFlows.
Accordingly, as in the specific example shown in FIG. 10, each time the pulse P is input, the light emitting element LD has the average current I_b+ I_c14 flows in a waveform that swings symmetrically in the positive direction and the negative direction, and the light emitting element is driven without changing the average current value. Therefore, the specific example shown in FIG. 14 is also described with reference to FIGS. It can be easily understood that the same effect can be obtained.
[0076]
In this specific example, even if the pulse width Pw of the input pulse P is longer than the delay time Td of the delay elements 113 and 117, the pulse waveform of the light pulse emitted from the light emitting element LD is the delay time of the delay element. It is limited to a certain pulse width determined by Td. Therefore, even if the input pulse P is long, the optical pulse to be output is limited to a constant value. Therefore, the smoothing circuit 107B (refer to FIG. 12) is transmitted when a pulse having a long pulse width is sent on the receiving side. The advantage that the inconvenience that the reference voltage output from the power supply fluctuates can be avoided is obtained.
Furthermore, in the specific example shown in FIG. 14, since the configuration is such that an optical pulse is generated by detecting the trailing edge side of the pulse P to be transmitted, it is more stable than the case where the initial waveform portion of the rising edge of the signal is used. Since the light emitting element LD emits light in the state, there is also an advantage that the timing (waveform in FIG. 15F) at which the light emitting element LD emits light can be accurately defined.
FIG. 16 shows still another specific example of the optical pulse transmission device 101. This example shows a case where the pulse width of a pulse is to be transmitted to the receiving side. That is, a case is shown in which a light-emitting element is controlled to emit light by generating a positive / negative symmetric signal that swings to the positive side and the negative side at both the rising timing and falling timing of the pulse P to be transmitted.
[0077]
For this purpose, the control circuit of the current switch 111A is constituted by two AND gates 118 and 119 and a NOR gate 120 in this example. The AND gate 118 has an input pulse P (FIG. 17A) and an inverter 112. And the pulse P that has passed through the delay element 113_B(FIG. 17B) is input, and the other AND gate 119 receives the pulse P through the inverter 112 and the delay element 113._B(Fig. 17B), pulse P through inverter 116 and delay element 117_C(FIG. 17C) is supplied, and the outputs of the AND gates 118 and 119 are output through the NOR gate 120. As a result, the negative pulse P shown in FIG._DGet. This negative pulse P_DOccurs at both the rising and falling timings of the input pulse P and is input to the current switch 111A. As a result, the current switch 111A is controlled to be in an OFF state for a period equal to the delay time Td at both the rising and falling timings of the input pulse P.
[0078]
In this example, the control circuit of the current switch 111B is composed of two NOR gates 121 and 122 and one OR gate 123. One NOR gate 121 is connected to an input pulse P (FIG. 17A), an inverter 112, and a delay element 113. Pulse P_B(FIG. 17B) is input, and the other NOR gate 122 receives the pulse P through the inverter 112 and the delay element 113._B(FIG. 17B) and the pulse P extracted through the inverter 116 and the delay element 117_C(FIG. 17C), and by outputting the outputs of the NOR gates 121 and 122 through the OR gate 123, the positive pulse P shown in FIG._EGet.
Current switches 111A and 111B are pulsed P_DAnd P_E17 is injected into the light emitting element LD, and a light pulse corresponding to the value of the current I is emitted.
[0079]
FIG. 17G shows a voltage output signal of the current-voltage conversion circuit 107A when the receiving apparatus shown in FIG. 12 receives an optical pulse driven by the current I shown in FIG. 17F. The time between the zero-cross points of the received voltage output signal coincides with the pulse width Pw of the input pulse P on the transmission side, and in this example, the negative polarity shown in FIG. 17H is connected to the output terminal 107D of the voltage comparator 107C. Pulse P_HIs output, and the pulse P having the same pulse width Pw as the pulse width Pw of the input pulse P on the transmission side is output._HCan be received.
This received pulse P_HAs in the case described with reference to FIGS. 10 to 13, the pulse width Pw of the average current I_b+ I_cSince the signal is transmitted with a positive / negative symmetrical waveform centered on (FIG. 17F), the average value of the light on the optical transmission path does not vary depending on the presence or absence of a signal. Accordingly, as described with reference to FIGS. 10 to 13, the smoothed output voltage of the smoothing circuit 107B provided in the preceding stage of the voltage comparator 107C is maintained at a constant value without fluctuating in accordance with signal transmission / reception. The In addition, the injection current vs. output optical power characteristics of the light-emitting element LD due to temperature changes (FIG. 2).1Even if the average current value to be transmitted fluctuates and the smoothed output voltage fluctuates, the hysteresis width of the voltage comparator 107C follows this smoothed output voltage._HThe pulse width exactly matches the pulse width Pw of the input pulse P on the transmission side, regardless of fluctuations in the characteristics of the light emitting element LD.
[0080]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a schematic configuration of an optical transmission system using an optical intensity modulation device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This optical transmission system includes a light intensity modulation device 460 in a transmission side device T, an AC coupling reception device 461 and an identification circuit 462 in a reception side device R, and the transmission side device T and the reception side device R are optical fibers 463. It has the structure connected by.
In this optical transmission system, not the binary signal data is transmitted, but the rising or falling edge of the binary signal waveform, that is, the amplitude value (level) of the rising or falling edge of the transmission signal is determined in advance. It is a timing signal that indicates a point in time when the amplitude value (level) is exceeded.
Figure19The figure182 is a timing chart for explaining the operation of the optical transmission system of FIG. 1. As an example, a rising edge of a signal waveform (timing when the amplitude value of the rising edge exceeds 50%) is shown. The figure below19The operation of each circuit will be specifically described with reference to FIG.
[0081]
The light intensity modulator 460 generates a polarity inversion pulse pair (b) whose polarities are inverted with respect to each other at the rising timing of the binary digital input signal (a). As the polarity inversion pulse pair (b), a pulse shape and pulse width that are sufficiently shorter than the minimum pulse interval of the original transmission signal waveform may be used. In other words, the minimum pulse interval of the original transmission signal waveform is limited by the pulse width of the polarity inversion pulse pair (b).
Note that this polarity inversion pulse pair (b) is subjected to a certain delay when it is generated,19Even if the pulse (e) is delayed as shown by the dotted line, if the delay is always a constant and known value, it can be used as a timing signal without any problem on the receiving side.
When the polarity inversion pulse pair (b) is generated, the light intensity modulation circuit 460 uses a conventionally used modulation method for modulating the light intensity on the offset light based on the polarity inversion pulse pair (b). Then, a light emitting element (not shown) is driven, and a pair of optical pulses whose polarities are inverted with each other when the amplitude value of the rising edge of the transmission pulse signal waveform exceeds a predetermined value is output as the light intensity signal (c). To do. This light intensity signal (c) is transmitted to the receiving-side apparatus R through the optical fiber 463.
[0082]
The AC coupling receiving circuit 461 is a circuit for detecting the received light intensity signal (c) by a conventionally used AC coupling method.19A signal such as the received signal (d) shown in the lowermost stage is detected. Here, since the received light intensity signal (c) is an optical pulse signal modulated based on the polarity inversion pulse pair (b) whose polarities are inverted with respect to each other at the rising edge, pulses of both polarities are always present. Therefore, the received signal (d) to be detected does not include many pulses shifted to one polarity.
The identification circuit 462 constituting the signal reproduction processing means identifies a rising edge (timing exceeding a predetermined amplitude value) from the reception signal (d) detected by the AC coupling reception circuit 461. In this rise timing identification, the identification level L1 (Fig.19And an identification start level L2 that gives a timing for starting the identification operation, which is set to a sufficiently low level so that noise and signals can be separated in advance (see FIG.19The following identification operation is performed based on the reference).
[0083]
When the rising edge of the received signal (d) crosses the discrimination start level L2, the discrimination circuit 462 is instantaneously operated, and the timing when the discrimination level L1 is crossed within a certain delay time is discriminated to generate a timing pulse. . That is, the operation state of the identification circuit 462 is maintained for a time corresponding to the pulse width from the time when the rising edge crosses the identification start level L2, and the time when the received signal (d) crosses the identification level L1 is determined as the identification timing. Then, a timing pulse is generated. A signal reproduction process is performed based on each timing pulse. According to this discriminating operation, the discriminating circuit 462 does not operate when there is no pulse, so that a low level fluctuation due to noise is not mistakenly discriminated as a pulse.
In the signal reproduction process, the rising edge can be reproduced by using a timing pulse (for example, rising timing) generated from the identification circuit 462 as a set signal of an asynchronous RS (set-reset) flip-flop circuit, for example.
[0084]
Figure18In the configuration shown in FIG. 1, the light intensity modulation device 460 generates polarity inversion pulse pairs based on both rising and falling timings of the transmission signal. However, when optical transmission is performed at high speed, two transmission systems that transmit the rising edge and falling edge of the transmission signal separately are provided as described below. Is desirable.
That is, a detection circuit (consisting of a logic circuit or the like) for detecting the rising edge and the falling edge of the transmission signal is provided individually, and a light intensity modulation device is provided for each of these detection circuits, so that the rising timing and falling edge are provided. Transmit timing separately. In this case, the receiving side also has two circuit configurations, ie, a rising timing receiving system and a falling timing receiving system, and timing pulses relating to rising and falling edges are generated in each transmission system to perform signal regeneration processing.
In the signal reproduction process, the rising edge and the falling edge can be reproduced by using the timing pulse generated by each identification circuit as the set and reset signals of the asynchronous RS flip-flop circuit, respectively. As a result, the original binary transmission signal waveform can be reproduced..
[0085]
【The invention's effect】
Less thanAs apparent from the above description, according to the present invention, there is no disadvantage that the discriminating level is shifted by one side of the data value of the binary signal as in the prior art, and there is no long time. Since it is possible to accurately identify fixed DC data, it is possible to optically transmit a signal with high timing accuracy and high accuracy even for a signal with an indefinite period and a DC component.
Therefore, even for signals in which a large number of cycles are mixed and binary data is significantly shifted to one value (0 or 1) as transmitted between the test apparatus main body and the test head of the semiconductor device test apparatus. In addition, there is a remarkable advantage that optical transmission can be performed with high accuracy.
In addition, when the data polarity is left in a constant state (no signal), low-level fluctuations due to noise during that time are not erroneously detected as data, so highly reliable light There is an advantage that a transmission system and method can be provided.
[0086]
Further, in the semiconductor device test apparatus to which the optical transmission system and method having the above effects are applied, the transmission speed and frequency characteristics are further improved, and the advantages of higher reliability and light weight can be obtained. .
Furthermore, according to the present invention, a transmission method for transmitting a waveform of an optical pulse transmitted through an optical transmission line from a bias value by an equal amount in the direction of positive polarity and negative polarity, and transmitting in a positive / negative symmetric waveform that, on average, is equal to a bias value. Therefore, even if the signal transmission density changes, the direct current component on the transmission line does not change. Therefore, jitter due to fluctuations in the DC component included in the transmitted signal does not occur.
In addition, since a direct current component is added to the pulse waveform to be transmitted and the reference voltage is generated by the smoothing circuit 107B by the direct current component on the reception side, the injection current versus the emitted light power characteristic of the light emitting element LD is fluctuated. Even if the average amount of light emitted from the light emitting element LD fluctuates and the reference voltage generated by the smoothing circuit 107B fluctuates, the voltage comparator 107C responds by following the hysteresis width around the reference voltage. Maintains a constant value, the detection point of the pulse detected on the receiving side does not move, and the occurrence of jitter can be suppressed.
[0087]
In addition, when the detection point of pulse reception is specified as the zero-cross point of a positive / negative symmetrical waveform, the bias point is traversed at the highest speed in the received signal, so that the received pulse is detected at this zero-cross point. The advantage is that the most accurate reception point can be detected.
Furthermore, according to the present invention, when generating a pulse pair whose polarities are reversed from each other, the edges of both pulse waveforms are not discontinuous at the polarity reversal portion as in the prior art, so that high timing accuracy is achieved. Thus, optical transmission of signals can be performed.
Therefore, the optical transmission system and the semiconductor device test apparatus using the light intensity modulation device that exhibits the above-described effects can increase the signal transmission speed, improve the frequency characteristics, and be lightweight. Advantages such as high reliability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical signal transmission system according to a first embodiment of the present invention.
2 is an operation explanatory diagram of the circuit shown in FIG. 1. FIG.
3 is a block diagram illustrating an example of a specific circuit configuration of the optical signal transmission system illustrated in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor device test apparatus to which the optical signal transmission system according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIGS. 5A to 5D are waveform diagrams showing several examples of pulse pairs in which polarities indicating rise timing and fall timing are inverted from each other.
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical signal transmission system according to a second embodiment of the present invention.
7 is a waveform diagram for explaining the circuit operation of the optical signal transmission system shown in FIG. 6. FIG.
8 is a block diagram showing an example of a specific circuit configuration of the optical signal transmission system shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor device test apparatus to which an optical signal transmission system according to a second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a specific example of an optical pulse transmitter according to a third embodiment of the present invention.
11 is a timing chart for explaining the operation of the optical pulse transmission device of FIG. 10;
FIG. 12 is a circuit diagram showing a specific example of an optical pulse detection circuit according to a third embodiment of the present invention.
13 is a timing chart for explaining the operation of the optical pulse detection circuit of FIG. 12;
FIG. 14 is a circuit diagram showing another specific example of the optical pulse transmitting apparatus according to the third embodiment of the present invention.
15 is a waveform diagram for explaining the operation of the optical pulse transmission device of FIG. 14;
FIG. 16 is a circuit diagram showing still another specific example of the optical pulse transmitting apparatus according to the third embodiment of the present invention.
17 is a timing chart for explaining the operation of the optical pulse transmission device of FIG. 16;
[Figure18It is a block diagram showing an example of an optical transmission system.
[Figure19] Figure18It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the optical transmission system of.
[Figure20It is a block diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional optical pulse transmission system.
[Figure21] Figure20It is a characteristic curve figure for demonstrating an example of the injection current versus output optical power characteristic of the light emitting element shown in FIG.
[Figure22] Figure20It is a wave form diagram for demonstrating the waveform of the pulse transmitted with the conventional optical pulse transmission system shown in FIG.
[Figure23FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a light intensity modulation device used in a conventional optical transmission system.
[Figure24It is a timing chart for explaining data and timing errors when a binary signal is identified at a fixed identification level.
[Figure25It is a characteristic diagram showing the relationship between the light emission delay time of the light emitting element and the light intensity.
[Figure26FIG. 10 is a waveform diagram for explaining light intensity modulation from offset light.
[Figure27It is a timing chart for explaining the binary signal identification operation by the AC coupling method.
[Figure28FIG. 10 is a timing chart for explaining a method of optically transmitting this signal with a pair of polarity inversion pulses corresponding to rising and falling edges of a binary electric signal.
[Figure29It is a block diagram showing another example of a light intensity modulation apparatus used in a conventional optical transmission system.
[Figure30] Figure296 is a timing chart for explaining the operation of the light intensity modulation device shown in FIG.

Claims

On the sending side,
First and second edge detection means for detecting a rising edge and a falling edge of a signal waveform to be transmitted, respectively;
First transmission pulse generating means for generating a first transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are reversed with respect to each other at a rising edge detection timing by the first edge detection means;
Second transmission pulse generating means for generating a second transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are inverted with respect to each other at the falling edge detection timing by the second edge detection means;
First light intensity modulation means for generating a first light intensity modulation signal based on the first transmission pulse signal;
Second light intensity modulation means for generating a second light intensity modulation signal based on the second transmission pulse signal,
On the receiving side,
First AC coupling receiving means for receiving the first light intensity modulation signal and obtaining a first reception signal obtained by extracting only the AC component;
Second AC coupled receiving means for receiving the second light intensity modulation signal and obtaining a second received signal obtained by extracting only the alternating current component;
First identifying means for identifying a rising timing from the first received signal;
Second identifying means for identifying a fall timing from the second received signal;
Signal reproducing means for reproducing a rising edge and a falling edge related to a waveform of the signal to be transmitted based on the identified rising timing and falling timing;
The first discriminating means detects the rise of the first reception signal based on a rise identification reference level that is a reference for rise timing identification and a rise identification start level that gives a start timing identification operation start timing. The operation state is set for a certain period of time from the time when the identification start level is crossed, and the time when the first reception signal crosses the rising identification reference level during this operation state is identified as the rising timing,
The second identification means is configured to detect the second received signal based on a falling identification reference level that is a reference for identifying a falling timing and a falling identification start level that provides a start timing identification operation. The operation state is maintained for a certain time from the time when the falling edge crosses the falling identification start level, and the time point when the second received signal crosses the falling identification reference level during this operation state is defined as the falling timing. An optical transmission system characterized by identifying.

The first identifying means identifies the timing at which the polarity of the first received signal is inverted as a rising timing, and the second identifying means is configured to fall the timing at which the polarity of the second received signal is inverted. 2. The optical transmission system according to claim 1, wherein the optical transmission system is identified as timing.

The signal reproducing means is composed of an asynchronous SR flip-flop circuit in which the rising timing identified by the first identifying means is a set signal and the falling timing identified by the second identifying means is a reset signal. The optical transmission system according to claim 1, wherein:

On the sending side,
First and second edge detecting means for detecting a rising edge and a falling edge from a signal waveform to be transmitted, respectively;
First transmission pulse generating means for generating a first transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are reversed with respect to each other at a rising edge detection timing by the first edge detection means;
With the falling edge detection timing by the second edge detecting means as a boundary, the second transmission pulse signal has a polarity inversion relationship with the first transmission pulse signal. Second transmission pulse generating means for generating a transmission pulse signal;
Light intensity modulation means for generating a light intensity modulation signal based on the first and second transmission pulse signals,
On the receiving side,
AC coupling receiving means for receiving the light intensity modulation signal and obtaining a reception signal obtained by extracting only the AC component;
An identification means for distinguishing signals related to the first and second transmission pulse signals from the received signal based on the polarity inversion relationship, and for identifying a rising timing and a falling timing;
Based on the rising timing and falling timing, comprising signal reproducing means for reproducing rising and falling edges related to the waveform of the signal to be transmitted,
Based on an identification reference level that is a reference for timing identification, a rising identification start level that gives an identification operation start timing of a rising timing, and a falling identification start level that gives an identification operation start timing of a falling timing,
When identifying the rising timing, at the same time that the first identifying means is activated for a certain period of time when the rising edge of the received signal crosses the rising identification start level, the second identifying means A timing at which the received signal crosses the identification reference level while the first identification means is in an inoperative state and is identified as a rising timing;
When identifying the fall timing, the second discriminating means is activated for a certain period of time when the fall of the received signal crosses the fall discrimination start level, and at the same time, An optical transmission system characterized in that the identification means is inoperable and the time when the received signal crosses the identification reference level while the second identification means is in operation is identified as a fall timing.

The identification means includes first identification means for identifying, as a rising timing, a timing at which a polarity of a signal related to the first transmission pulse signal is inverted from a positive polarity to a negative polarity among the reception signals, and the reception signal 5. A second identification unit for identifying a timing at which a polarity of a signal related to the second transmission pulse signal is inverted from a negative polarity to a positive polarity as a falling timing. Optical transmission system.

5. The optical signal according to claim 4, wherein the signal reproducing means comprises an asynchronous SR flip-flop circuit that uses the rising timing and falling timing identified by the identifying means as a set signal and a reset signal, respectively. Transmission system.

The optical transmission system according to any one of claims 1 to 6, wherein a test apparatus main body that transmits a binary signal and a test head that receives the binary signal are connected by an optical fiber, and the test apparatus main body and the test apparatus A semiconductor device testing apparatus, wherein optical transmission using the optical transmission system is performed with a test head.

A first step of detecting a rising edge and a falling edge of a signal waveform to be transmitted,
A first transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are inverted from each other at the rising edge detection timing is generated, and from a polarity inversion pulse pair whose polarities are inverted from each other at the falling edge detection timing A second step of generating a second transmission pulse signal,
A first light intensity modulation signal is generated based on the first transmission pulse signal, and a second light intensity modulation signal is generated based on the second transmission pulse signal. A third step of sending the light on the optical transmission line;
A fourth step of receiving the first and second light intensity modulation signals, respectively, and obtaining first and second reception signals obtained by extracting only the alternating current components thereof;
A rise timing is identified from the first received signal, a fall timing is identified from the second received signal, and a rise related to the signal waveform to be transmitted is determined based on the identified rise timing and fall timing. A fifth step of reproducing edges and falling edges;
Have
When identifying the rise timing, the rise of the first reception signal is based on the rise identification reference level that is a reference for the rise timing identification and the rise identification start level that gives the start timing discrimination operation start timing. Identifying the time when the first received signal crosses the rising identification reference level within a certain time from the time when the rising identification start level is crossed as a rising timing;
When identifying the fall timing, the second reception is performed based on a fall identification reference level that is a reference for fall timing identification and a fall identification start level that gives a start timing discrimination operation start timing. A light characterized in that a time point at which the second received signal crosses the falling identification reference level within a predetermined time from a time point when a falling edge of the signal crosses the falling identification start level is identified as a falling timing. Transmission method.

In the fifth step, the rising timing and the falling timing are identified with the timing at which the polarity of the first reception signal is inverted as the rising timing and the timing at which the polarity of the second reception signal is inverted as the falling timing. 9. The optical transmission method according to claim 8, wherein the optical transmission method is performed by identifying.

A first step of detecting a rising edge and a falling edge from a signal waveform to be transmitted;
A first transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are inverted from each other at the rising edge detection timing is generated, and at the falling edge detection timing, the first transmission pulse signal A second step of generating a second transmission pulse signal composed of a pair of polarity inversion pulses whose polarities are reversed with respect to each other, wherein the polarities are reversed with respect to each other;
A third step of generating a light intensity modulation signal based on the first and second transmission pulse signals and sending the modulation signal onto the optical transmission line;
A fourth step of receiving the light intensity modulation signal and obtaining a reception signal obtained by extracting only the AC component;
From the received signal, the signals related to the first and second transmission pulse signals are distinguished based on the polarity inversion relationship, the rising timing and the falling timing are identified, and the identified rising timing and rising timing are identified. Recreating a rising edge and a falling edge related to the signal waveform to be transmitted based on a falling timing, and a fifth step,
Based on an identification reference level that is a reference for timing identification, a rising identification start level that gives an identification operation start timing of a rising timing, and a falling identification start level that gives an identification operation start timing of a falling timing,
When identifying the rise timing, the rise timing is identified for a certain time from the time when the rise of the received signal crosses the rise identification start level, and at the same time, the fall timing is not identified. And identifying the time when the received signal crosses the identification reference level within this time as the rising timing,
When identifying the fall timing, the fall timing is identified for a certain time from the time when the fall of the received signal crosses the fall identification start level, and at the same time, the rise timing is identified. An optical transmission method characterized in that it is not performed, and a point in time during which the received signal crosses the identification reference level is identified as a falling timing.

The rising timing and the falling timing in the fifth step are identified as the rising timing when the polarity of the signal related to the first transmission pulse signal in the received signal is reversed from positive polarity to negative polarity, 11. The optical transmission method according to claim 10, wherein a timing at which a polarity of a signal related to the second transmission pulse signal among the received signals is inverted from a negative polarity to a positive polarity is identified as a falling timing.

An electric pulse is applied to the light emitting element provided on the transmitting side, the light pulse is emitted from the light emitting element by this electric pulse, the light pulse is transmitted to the receiving side through the optical transmission line, and the electric pulse is transmitted by the light receiving element provided on the receiving side. In the optical pulse transmission method that converts this into an electric pulse and receives it as a received signal,
On the transmission side, the electrical pulse applied to the light emitting element is a positive / negative symmetrical waveform signal that changes symmetrically between positive and negative with a DC bias current as the center, and the average value of the light on the optical transmission line is maintained at a constant value,
A smoothing circuit for generating a DC voltage corresponding to the DC bias current value is provided on the receiving side, and the DC voltage generated by the smoothing circuit is supplied as a reference voltage for a voltage comparator having hysteresis characteristics. An optical pulse transmission method characterized by detecting a change in potential exceeding the hysteresis width of the hysteresis characteristic at the center as a received signal and outputting it from the voltage comparator.

An electric pulse is applied to the light emitting element provided on the transmitting side, the light pulse is emitted from the light emitting element by this electric pulse, the light pulse is transmitted to the receiving side through the optical transmission line, and the electric pulse is transmitted by the light receiving element provided on the receiving side. In the optical pulse transmission method that converts this into an electric pulse and receives it as a received signal,
On the transmission side, both rising and falling of the electric pulse applied to the light emitting element are made into a positive / negative symmetric waveform signal that changes symmetrically positively and negatively about the DC bias current value, and a pulse having a long pulse width is transmitted. Even if the average value of the light on the optical transmission path is maintained at a constant value,
A smoothing circuit for generating a DC voltage corresponding to the DC bias current value is provided on the receiving side, and the DC voltage generated by the smoothing circuit is supplied as a reference voltage for a voltage comparator having hysteresis characteristics. An optical pulse transmission method characterized by detecting a change in potential exceeding the hysteresis width of the hysteresis characteristic at the center as a received signal and outputting it from the voltage comparator.